WCDMA无线系统天线选用原则

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2013-7-24,#,WCDMA,无线系统天线选用原则,1,提 纲,简介,天线选型,天线工作频段和极化方式,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,天线下倾方式,天线旁瓣抑制与零点填充特性,天线前后比、功率容量、三阶互调、端口隔离度等参数,室内分布系统的天线选型,2,简介,无线网络规划优化中，天线的选择非常重要。合理的天线不仅可以提高网络的覆盖质量和容量，还可以大大缩短网络规划和优化的时间，节省人力物力。,本课程用于指导选用合适天线；也可用在网络优化阶段，作为优化的一种手段，判断是否需要更换天线。,3,提 纲,简介,天线选型,天线工作频段和极化方式,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,天线下倾方式,天线旁瓣抑制与零点填充特性,天线前后比、功率容量、三阶互调、端口隔离度等参数,室内分布系统的天线选型,4,天线选型,选择天线时，涉及的参数很多，其中,辐射方向图、增益、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度、下倾方式等参数，需要根据覆盖区内的地形、地物、基站高度、覆盖半径来选取；,其它参数的选择相对简单，根据所设计系统的情况确定。,5,提 纲,简介,天线选型,天线工作频段和极化方式,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,天线下倾方式,天线旁瓣抑制与零点填充特性,天线前后比、功率容量、三阶互调、端口隔离度等参数,室内分布系统的天线选型,6,天线工作频段和极化方式,天线的工作频段必须与所设计系统的频段相对应，从降低带外干扰信号的角度考虑，所选天线的带宽刚好满足频带要求即可。,基站天线多采用线极化方式，其中单极化天线多采用垂直线极化，双极化天线多采用,45,双线极化。,7,天线工作频段和极化方式,在城区，基站数目较多，每个基站的覆盖半径较小，考虑到安装方便，加上城区基站调整可能性比较大，建议采用双极化天线。,在郊区和农村，基站数目较少，每个基站覆盖半径较大，采用空间分集可以增强基站接收效果，因此建议采用空间分集的单极化天线。,8,提 纲,简介,天线选型,天线工作频段和极化方式,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,天线下倾方式,天线旁瓣抑制与零点填充特性,天线前后比、功率容量、三阶互调、端口隔离度等参数,室内分布系统的天线选型,9,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,基站天线按照辐射方向图可以分为全向天线和定向天线。,全向天线在同一水平面内各方向的辐射强度是相等的，适用于全向小区的覆盖；,定向天线在同一水平面的辐射具备了方向性，能量辐射比较集中，适用于扇形小区的覆盖。,10,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,在天线的水平面（垂直面）方向图上，相对于主瓣最大点功率增益下降,3dB,的两点之间所张的角度，定义为天线的水平（垂直）波瓣宽度。,天线辐射的大部分能量都集中在波瓣宽度内，波瓣宽度的大小反映了天线的辐射集中程度。,全向天线的水平波瓣宽度均为,360,，而定向天线的常见水平波瓣宽度有,20,、,30,、,65,、,90,、,105,、,120,、,180,等多种；,天线的垂直波瓣宽度一般在,3,80,之间，基站天线采用较多的是,5,18,之间的天线。,天线的增益是和天线的水平和垂直波瓣宽度密切相关的，一般来说，天线的波瓣宽度越小，天线的增益越大，因此在定这三个参数时，应该一起考虑。,11,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,对于不同的传播环境、不同的地形地物，所选天线的水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益是不同的，一般可遵循下面总的原则：,水平波瓣宽度的选取：基站数目较多、覆盖半径较小、话务分布较大的区域，天线的水平波瓣宽度应选得小一点；覆盖半径较大，话务分布较少的区域，天线的水平波瓣宽度应选得大一些。,垂直波瓣宽度的选取：覆盖区内地形平坦，建筑物稀疏，平均高度较低的，天线的垂直波瓣宽度可选得小一点；覆盖区内地形复杂、落差大，天线的垂直波瓣宽度可选得大一些。,12,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,下面根据不同的情况给出一些具体建议：,城区,城区,S111,基站一般选用水平波瓣宽度为,65,，垂直波瓣宽度为,7,10,的天线，天线的增益在,15,18dBi,之间。对于,S110,或定向单扇区站点，可以选用水平波瓣宽度为,65,、,90,甚至更宽的天线，根据实际情况选用；垂直波瓣及增益选择同,S111,站型。对全向站点，选用增益较小、带电子下倾的天线。,13,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,郊区和农村,定向天线选用水平波瓣宽度为,90,，垂直波瓣宽度为,5,7,的天线，天线的增益在,15,18dBi,之间。全向天线采用垂直波瓣宽度为,5,7,，增益在,9,12dBi,之间的天线。,14,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,水面（大的湖泊、海面等）、戈壁滩、沙漠,定向天线：如果要求覆盖的区域比较开阔，考虑选用水平波瓣宽度为,90,或,105,，垂直波瓣宽度为,5,7,的天线，天线增益在,14,18dBi,之间；对于要求覆盖距离比较远但宽度不太大的情况（如湖面狭长，地形影响等），可以考虑采用,65,等窄波束天线。,全向天线：选用垂直波瓣宽度为,5,7,，增益在,9,12dBi,之间的天线。,15,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,公路、铁路等狭长地带,公路和铁路的天线选取应根据所要覆盖的公路和铁路的路线距离和形状来决定。,如果路线较直，可以选用水平波瓣宽度为,20,30,，垂直波瓣宽度为,5,7,的高增益天线。,如果路线弯曲幅度较大，根据具体情况可选用水平波瓣宽度为,65,、,90,甚至更大的天线，垂直波瓣宽度可选,5,7,。,16,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,地形复杂、落差较大的地区,在实际网络规划中还会碰到落差比较大的情况，此时可以分为两种情况，一种是天线架高要高于覆盖区，此时可根据具体情况选垂直波瓣宽度为,10,18,的天线；另外一种情况有大片需要覆盖的区域高于天线的架设高度，此时可以根据情况选,18,30,大垂直波瓣宽度的天线。,17,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,频段较低的情况,天线的尺寸和天线的频段密切相关，低频段的天线尺寸要比高频段的天线尺寸大的多。对于频段比较低的系统，天线水平波瓣宽度的选取可遵循前面的原则，垂直波瓣宽度的选取可以在前面所给建议的基础上适当放宽；,如果按照前面规范需要选用垂直波瓣比较小的天线，而实际只能提供垂直波瓣比较大的天线，在基站密集、相互干扰严重的城区，应选用电下倾的天线。,18,提 纲,简介,天线选型,天线工作频段和极化方式,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,天线下倾方式,天线旁瓣抑制与零点填充特性,天线前后比、功率容量、三阶互调、端口隔离度等参数,室内分布系统的天线选型,19,天线下倾方式,在城区，基站密集，相互之间很容易形成干扰，为了使大部分能量都能辐射在覆盖区内，减少对相邻小区的干扰，设置天线的初始下倾角时，应使天线的主瓣上面的半功率点对准覆盖区的边缘，计算公式如下：,= arctg ( 2H / L ) * 180 /,+,/2,e_,在郊区、农村、公路、海面等，为了让覆盖尽量远，可以减少初始下倾角，使主瓣的最大增益点对准覆盖区的边缘，下倾角的计算公式如下：,= arctg ( H / L ) * 180 /,+,/2,e_,上面两个式子中，,为天线的初始机械下倾角，单位为度；,H,表示站点的有效高度，也就是天线挂高和周围覆盖区域平均高度之差，单位为米；,L,表示该站点天线到本扇区需要覆盖边缘的距离，单位为米；,表示天线的垂直波瓣宽度，单位为度；,e_,表示天线电下倾的角度，单位为度。,20,天线下倾方式,天线下倾方式分为机械下倾和电下倾，而电下倾方式又可分为固定电下倾和可调电下倾。,机械下倾天线只是在架设时倾斜天线，它的价格也较便宜，多用于下倾角度小于,10,的下倾。,电下倾天线虽价格稍贵，但它下倾角度范围较大（可大于,10,），下倾角度较大时天线方向图无明显畸变，天线后瓣也将同时下倾。,其中小角度的固定电下倾天线加上机械下倾方案在性能和成本上具有优势，是下倾的主流方式。,21,天线下倾方式,需要用到电下倾天线的情况主要包括下面几种：,覆盖半径特别小的城区站点，所需下倾角很大，为了减少对相邻小区的干扰；,城区较高站点，为了减少对相邻小区的干扰，减少出现,“,灯下黑,”,的可能，选择第一上旁瓣抑制和第一下零点填充较好，且带大角度电下倾或可调电下倾天线；,对于相对周围比较高的站点（如山顶站点、江边站点等），为了控制覆盖范围，可以选用电下倾天线。,全向天线无法机械下倾，因此很高的全向站应该根据不同情况选择带不同角度的电下倾天线。,22,提 纲,简介,天线选型,天线工作频段和极化方式,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,天线下倾方式,天线旁瓣抑制与零点填充特性,天线前后比、功率容量、三阶互调、端口隔离度等参数,室内分布系统的天线选型,23,天线旁瓣抑制和零点填充特性,信号的覆盖主要靠天线的主瓣和主瓣下面的旁瓣来保证，而主瓣上面的旁瓣不仅浪费了天线辐射的能量，而且会对相邻小区特别是相邻小区的高层建筑形成干扰，所以天线上面的旁瓣应该尽量抑制，尤其是较大的第一副瓣，同时应加强对主瓣下面零点的填充。,主瓣上面的第一旁瓣电平应小于,18dB,。,主瓣下面的第一零点电平应大于,20dB,，如果能达到,12dB,是非常好的选择。,第一上旁瓣,第一下零点,24,提 纲,简介,天线选型,天线工作频段和极化方式,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,天线下倾方式,天线旁瓣抑制与零点填充特性,天线前后比、功率容量、三阶互调、端口隔离度等参数,室内分布系统的天线选型,25,天线前后比、功率容量、三阶互调、端口隔离度等参数,天线前后比是指天线的主瓣和天线的后瓣之间的比值，一般应大于,25dB,。,天线功率容量的选取依据是载频合路后输入天线端口的最大射频发射功率，选取时应在此基础上留适当裕量。一般不得低于,200,瓦。,天线的三阶互调应该低于,-150dBC2,43dBm,。,天线各个端口之间的隔离度应大于,30dB,。,天线的电压驻波比应小于,1.5,。,26,提 纲,简介,天线选型,天线工作频段和极化方式,天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益,天线下倾方式,天线旁瓣抑制与零点填充特性,天线前后比、功率容量、三阶互调、端口隔离度等参数,室内分布系统的天线选型,27,室内分布系统的天线选型,室内分布系统的天线选型主要根据下面几个原则：,既要满足所要求的室内覆盖效果，又要尽量减少对室外的覆盖，避免造成干扰；,天线要求美观，形状、颜色、尺寸和室内的环境要和谐。,28,室内分布系统的天线选型,吸顶天线是一种全向天线，主要安装在房间、大厅、走廊等场所的天花板上。吸顶天线的增益一般都在,2,5dBi,之间，天线的水平波瓣宽度为,360,，垂直波瓣宽度,65,左右。,吸顶天线增益小，外形美观，且安装在天花板上，室内场强分布比较均匀，在室内天线选择时应优先采用。吸顶天线应尽量安装在室内正中间的天花板上，避免安装在窗户、大门等这类比较信号容易泄漏到室外的开口旁边。,吸顶天线,29,室内分布系统的天线选型,壁挂板状天线是一种定向天线，主要安装在房间、大厅、走廊等场所的墙壁上。壁挂天线的增益比吸顶天线要高，一般在,6,10dBi,之间，天线的水平波瓣宽度有,65,、,45,等多种，垂直波瓣宽度在,70,左右。,壁挂板状天线的增益较大，外形美观，用在一些比较狭长的室内空间，天线安装时前方较近区域不能有物体遮挡，且不要正对窗户、大门等信号比较容易泄漏到室外的开口。,壁挂板状天线,30,室内分布系统的天线选型,八木天线是一种增益较高的定向天线，主要用于解决电梯的覆盖。八木天线的增益一般在,9,14dBi,之间。,八木天线,泄漏电缆也可以看成是一种天线，通过在电缆外导体上的一系列开口把信号沿电缆纵向均匀地发射出去和接收回来，适用于隧道、地铁等地方。,泄漏电缆,31,室内分布系统的天线选型,其它的一些室内天线包括小增益的螺旋、杆状天线等，增益一般都在,2,、,3dBi,左右。这些天线由于安装后外观不是很好看，用的较少。,其它天线,32,谢谢！,33,