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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,WCDMA,天線原理及選型,WCDMA,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃組制作,前言,天線在無線通信系統(tǒng)中起著重要的作用。,WCDMA,中各種場景下天線的選型會直接影響到網(wǎng)絡(luò)的性能。,課程內(nèi)容,T,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標(biāo),第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術(shù),第一章 天線原理,第一節(jié) 天線的作用,第二節(jié) 天線工作原理,第三節(jié) 天線工作帶寬,第四節(jié) 天線極化,無線作用,把從導(dǎo)線上傳下來的電信號做為無線電波發(fā)射到空間,.,。,收集無線電波并產(chǎn)生電信號,將傳輸線中的高頻電磁能 轉(zhuǎn)成為自由空間的電磁波

2、，或反之將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線中的高頻電磁能。,天線示意圖,第一章 天線原理,第一節(jié) 天線的作用,第二節(jié) 天線工作原理,第三節(jié) 天線工作帶寬,第四節(jié) 天線極化,天線工作原理,導(dǎo)線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長短和形狀有關(guān),；,當(dāng)導(dǎo)線的長度增大到可與波長相比擬時，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。,天線工作原理,兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。,每臂長度為四分之一波長，稱為半波振子。,全長與波長相等的振子，稱為全波對稱振子。,將振子折合起來的，稱為折合振子。,1/2波長,1/4波長,1/4波長,1/2

3、波長,波長,天線工作原理,第一章 天線原理,第一節(jié) 天線的作用,第二節(jié) 天線工作原理,第三節(jié) 天線工作帶寬,第四節(jié) 天線極化,天線工作帶寬,無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的，通常，工作在中心頻率時天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。,天線工作帶寬有幾種不同的定義：,一種是指天線增益下降三分貝時的頻帶寬度；,一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。,在移動通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說，就是當(dāng)天線的輸入駐波比,1.5,時，天線的工作帶寬。,第一章 天線原理,第一節(jié) 天線的作用,第二節(jié) 天線工作原理,第三節(jié)

4、天線工作帶寬,第四節(jié) 天線極化,天線極化,天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向,垂直極化,水平極化,+45度傾斜的極化,-45度傾斜的極化,雙極化天線,V/H(,垂直/水平),傾斜,(+/-45),兩個天線為一個整體,傳輸兩個獨立的波,極化損失,當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；,當(dāng)接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時，接收天線也就完全接收不到來波的能量，這時稱來波與接收天線極化是隔離的。,極化隔離,隔離代表饋

5、送到一種極化的信號在另外一種極化中出現(xiàn)的比例,1000,mW,(,即1,W),1,mW,在這種情況下的隔離為,10log(1000mW/1mW)=30dB,課程內(nèi)容,T,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標(biāo),第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術(shù),按輻射方向劃分,圖：定向天線,圖：全向天線,按外形劃分,板狀天線,帽形天線,鞭狀天線,面狀天線,按極化方式劃分,課程內(nèi)容,T,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標(biāo),第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術(shù),第三章 天線主要指標(biāo),第一節(jié) 天線電氣指標(biāo),第二節(jié) 天線機(jī)械指標(biāo),天線主要電氣指標(biāo),天線增益,增益是指在

6、輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的場強(qiáng)的平方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。,dBd,和,dBi,的區(qū)別,一個單一對稱振子具有面包圈形的方向圖輻射,對稱振子的增益為,2.17dB,一個天線與對稱振子相比較的增益用,“,dBd,”,表示,一個天線與各向同性輻射器相比較的增益用,“,dBi,”,表示,例如,:3dBd =5.17dBi,天線方向圖,對稱半波振子方向圖,頂視,側(cè)視,定向天線方向圖,全向天線方向圖,天線其它電氣指標(biāo),前后比,方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向接收性能就好。,后向功

7、率,前向功率,以,dB,表示的前后比 =10,log,典型值為,25dB,左右,(前向功率,),(,反向功率,),波束寬度,方位即水平面方向圖,120(,eg),峰值,-10dB,點,-10dB,點,10,dB,波束寬度,60(,eg),峰值,-3dB,點,-3dB,點,3,dB,波束寬度,15(,eg),Peak,Peak-3dB,Peak-3dB,32(,eg),Peak,Peak-10dB,Peak-10dB,俯仰面即垂直面方向圖,在方向圖中通常都有兩個瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱 為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越

8、窄，則方向性越好，抗干擾能力越強(qiáng)。,波束寬度,天線是一種能量集中的裝置，在某個方向輻射的增強(qiáng)意味著其他方向輻射的減弱。通?？梢酝ㄟ^水平面波瓣寬度的縮減來增強(qiáng)某個方向的輻射強(qiáng)度以提高天線增益。在天線增益一定的情況下，天線的水平波束寬度與垂直波束寬度成反比，其關(guān)系可以表示為：,其中：,Ga,為天線增益，單位：,dBi,；,為垂直波束寬度，單位：角度；,為水平波束寬度，單位：角度。,波束寬度,例如：某一全向天線，增益,11dBi,，水平波束寬度,360,，其垂直波束寬度為：,由于設(shè)計和制造工藝上的差異，實際全向天線的垂直波束寬度往往比上述計算結(jié)果要小。兩者差別越小，說明天線設(shè)計得越好。,波束寬度,圖

9、 天線增益與波束寬度的關(guān)系,天線下傾,機(jī)械下傾,電下傾,天線駐波比,9.5,W,80,ohms,50,ohms,朝前:10,W,返回:0.5,W,天線互調(diào)產(chǎn)生原因,存在磁性物質(zhì),連接處不緊密,不同材料的金屬的接觸,相同材料的接觸表面不光滑,第三章 天線主要指標(biāo),第一節(jié) 天線電氣指標(biāo),第二節(jié) 天線機(jī)械指標(biāo),天線的主要機(jī)械指標(biāo),天線輸入接口,天線尺寸,天線重量,風(fēng)載荷,工作溫度,濕度要求,雷電防護(hù),三防能力,課程內(nèi)容,T,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標(biāo),第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術(shù),天線選型原則城區(qū),天線選取原則：,工作頻率,1710 2170 MHz,45,

10、雙極化,65,水平波束寬度,15,dBi,增益,預(yù)置,6,電下傾或,0 10,可調(diào)電下傾,+0 15,可調(diào)機(jī)械下傾,上副瓣抑制,+,零點填充,25dB,前后比。,應(yīng)用環(huán)境特點：,站址分布較密，要求單基站覆蓋范圍小，盡量 減少越區(qū)覆蓋的現(xiàn)象，減少導(dǎo)頻污染，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和容量。,天線選型原則郊區(qū),65,或,90,水平波束寬度,一般不采用預(yù)置電下傾的天線，即使采用下傾，一般下傾角也比較小。,應(yīng)用環(huán)境特點：,郊區(qū)的應(yīng)用環(huán)境介于城區(qū)環(huán)境與農(nóng)村環(huán)境之間，有的地方可能更接近城區(qū)，基站數(shù)量不少，這時覆蓋與干擾控制在天線選型時都要考慮。而有的地方可能更接近農(nóng)村地方，覆蓋成為重要因素。因此在天線選型方面可以視實際

11、情況參考城區(qū)及農(nóng)村的天線選型原。,天線選型原則農(nóng)村,天線選取原則：,定向天線,工作頻率,1710 2170 MHz/,垂直極化,/90,水平波束寬度,/18,dBi,增益,/,不預(yù)置下傾,/,零點填充。,全向天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/11 dBi 增益/不預(yù)置下傾/零點填充。,應(yīng)用環(huán)境特點：,基站分布稀疏，話務(wù)量較小，覆蓋要求廣。有的地方會采用孤站覆蓋，覆蓋是最受關(guān)注的問題，這時應(yīng)結(jié)合基站周圍需覆蓋的區(qū)域來考慮天線的選型。,天線選型原則公路,天線選取原則：,定向天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/30 水平波束寬度/21 dBi 增益/不預(yù)置下傾/

12、零點填充。,“,8”,字形天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/雙向 70 水平波束寬度/14 dBi 增益/不預(yù)置下傾/零點填充。,心形天線,工作頻率,1710 2170 MHz/,垂直極化,/210,水平波束寬度,/12,dBi,增益,/,不預(yù)置下傾,/,零點填充。,應(yīng)用環(huán)境特點：,該應(yīng)用環(huán)境下話務(wù)量低、用戶高速移動、此時重點解決的是覆蓋問題。公路覆蓋以帶狀覆蓋為主，故多采用雙扇區(qū)站或,8,字形全向站；在穿過鄉(xiāng)鎮(zhèn)，旅游點的地區(qū)也可采用三扇區(qū)或心形全向站。,天線選型原則山區(qū),天線選取原則：,定向天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/90 水平波束寬度/15 d

13、Bi 增益/預(yù)置電下傾/零點填充。,全向天線,工作頻率,1710 2170 MHz/,垂直極化,/11,dBi,增益,/,預(yù)置電下傾,/,零點填充。,應(yīng)用環(huán)境特點：,在偏遠(yuǎn)的丘陵山區(qū)，山體阻擋嚴(yán)重，電波的傳播衰落較大，覆蓋難度大。以下這幾種情況比較常見：盆地型山區(qū)建站、高山上建站、半山腰建站、普通山區(qū)建站等。,天線選型原則近海,天線選取原則：,定向天線,工作頻率,1710 2170 MHz/,垂直極化,/30,水平波束寬度,/21,dBi,增益,/,不預(yù)置下傾,/,零點填充。,應(yīng)用環(huán)境特點：,話務(wù)量較少，覆蓋面廣，無線傳播環(huán)境好。對近海的海面進(jìn)行覆蓋時，覆蓋距離主要受地球球面曲率、無線傳播衰減

14、限制?？紤]到地球球面曲率的影響，對海面進(jìn)行覆蓋的基站天線一般架設(shè)得很高，超過,100m,。,天線選型原則隧道,天線選取原則：,定向天線,工作頻率,800 2200 MHz/,垂直極化,/55,水平波束寬度,/11.5,dBi,增益的對數(shù)周期天線（考慮與,GSM/DCS,共用）。,應(yīng)用環(huán)境特點：,話務(wù)量不大，基本不存在干擾控制的問題，主要是天線的選擇及安裝問題。,天線選型原則室內(nèi),天線選取原則：,全向天線,工作頻率,800 2500 MHz/,垂直極化,/360,水平波束寬度、,90,垂直波束寬度,/2dBi,增益。,平板,定向天線,工作頻率,800 2500 MHz/,垂直極化,/90,水平波

15、束寬度、,60,垂直波束寬度,/7dBi,增益。,對數(shù)周期天線,工作頻率,800 2500 MHz/,垂直極化,/55,水平波束寬度、,50,垂直波束寬度,/11.5dBi,增益,應(yīng)用環(huán)境特點：,為解決室內(nèi)覆蓋問題，通常是建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)，將基站的信號通過有線網(wǎng)絡(luò)直接引入到室內(nèi)各區(qū)域，再通過各室內(nèi)天線完成信號收發(fā)，從而達(dá)到消除室內(nèi)覆蓋盲區(qū)，抑制干擾，為室內(nèi)用戶提供良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。,課程內(nèi)容,T,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標(biāo),第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術(shù),動態(tài)多波束天線系統(tǒng),動態(tài)多波束天線系統(tǒng),主要特點,:,多波束形成,波束方向可控,波瓣寬度可控,波束距離可控,動態(tài)多波束天線系統(tǒng)應(yīng)用,負(fù)載平衡,動態(tài)多波束天線系統(tǒng)應(yīng)用,蜂窩優(yōu)化,-,有效的調(diào)整覆蓋,動態(tài)多波束天線系統(tǒng)應(yīng)用,專用波束分配,智能天線,與多波束天線的區(qū)別,智能天線,兩種算法,切換多波束,自適應(yīng)波束,多波束切換,T T T T T T,開 關(guān) 矩 陣,控 制 系 統(tǒng),基 站,自適應(yīng)多波束,T T T T T T,波束形成網(wǎng)絡(luò),自適應(yīng)算法控制,信 號 處 理,智能天線,減少功率,