天线基本原理课件

邢洪波,2009,年,8,月,12,日,天 线 基 本 原 理,邢洪波天 线 基 本 原 理,基站天线在整个网络建设中占经费比例不到,3%,，但它对网络性能的影响却超过,60%,。,在实际网优工作中，通过天线的选择与调整是简单但收效最大的方法。,强化天线的性能和品质起着四两拨千斤的作用。,概述,天线,防雷保护器,主馈线（,7/8,“,）,馈线卡,走线架,接地装置,接头密封件,绝缘密封胶带，,PVC,绝缘胶带,天线调节支架,抱杆,室外馈线,室内超柔馈线,馈线过线窗,基站主设备,基站天线在整个网络建设中占经费比例不到3%，但它对网,目录,1,天线基本概念,3,天线电路参数,2,天线辐射参数,目录1天线基本概念3天线电路参数2天线辐射参数,1.,天线基本概念辐射原理,传输线,终端张角传输线,对称振子,天线的定义：,能够,有效,地向空间某,特定方向,辐射电磁波或能够,有效,地接收空间某,特定方向,来的电磁波的装置。,天线的功能：,能量转换,导行波和自由空间波的转换；,定向辐射（接收）,具有一定的方向性。,天线的辐射原理：,1.天线基本概念辐射原理传输线终端张角传输线对称振子天线的,根据,C,（光速）,=f,（频率）,（波长）得出波长与频率成反比,频率越低，波长越长，天线尺寸越大,频率越高，波长越短，天线尺寸越小,1/4,波长,1/4,波长,1/2,波长,半波振子,波长,1/2,波长,1.,天线基本概念半波振子,根据C（光速）=f（频率）（波长）得出波长与频率成反比,水平面波束宽度,=360,垂直面波束宽度,=78,顶视图水平面,俯视图垂直面,立体图,方向图象一个“汽车轮胎”,1.,天线基本概念半波振子,水平面波束宽度=360顶视图水平面俯视图垂直面立,1.,天线基本概念,-,dBd,和,dBi,的区别,1.天线基本概念-dBd 和 dBi的区别,当波长不是最优值（谐振）时，性能下降；,在频率范围内可保持可接受的性能水平。,850MHz,偶极子的,1/2,波长最优值,890MHz,馈电电缆,820MHz,1.,天线基本概念带宽、工作频率,此天线工作频率：,820MHz890MHz,，带宽,=70MHz,当波长不是最优值（谐振）时，性能下降；850MHz偶极子的8,将“轮胎”压扁，信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大；,1.,天线基本概念增益、方向图和天线尺寸之关系,将“轮胎”压扁，信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大；,天线增益的几个要点：,天线是无源器件，,没有功率放大功能,。,天线,增益,只是将能量,有效,集中，向某,特定方向,辐射,/,接收电磁波。,天线的增益由振子叠加而产生。,增益越高，天线长度越长。,天线增益越高，方向性越好，能量越集中，,波瓣,越窄。,频率,提高一倍,。同样电气性能的天线长度就,减小一半,。,1.,天线基本概念增益、方向图和天线尺寸之关系,天线增益的几个要点：1.天线基本概念增益、方向图和天线尺寸,波束宽度,(),增 益,dBi,806,960 MHz,1710,2170 MHz,水平面,垂直面,DB,系列天线长度（,mm,）,DK,系列天线长度（,mm,）,656,14,15,1315,675,7,17.5,2615,1310,908,14,14,1315,675,7,16.5,2615,1310,12010,14,12,1315,675,7,14.5,2615,1310,1.,天线基本概念增益、方向图和天线尺寸之关系,以京信,DB,和,DK,系列天线为例,波束宽度()增 益 806960 MHz1710217,垂直方式,水平方式,+45度,-45度,2.,天线辐射参数,极化,天线所辐射的电磁波中电,场矢量在空间运动的轨迹,称为,极化,；,基站天线属于线极化，极,化方向与振子轴线平行。,垂直方式水平方式+45度-45度2.天线辐射参数极化天,双极化天线阵子,即一个天线单元中有两个排列正交的振子,两个振子所辐射的电磁波是相互独立的,极化分集可以有效避免多径传输效应对天线接收的影响,V/H(,垂直/水平,),斜角(+/-45),2.,天线辐射参数双,极化,天线,双极化天线阵子即一个天线单元中有两个排列正交的振子V/H(,2.,天线辐射参数,极化,2.天线辐射参数极化,2.,天线辐射参数交叉极化比,交叉极化是指与主极化正交的极化分量，一般出现在双极化天线中,2.天线辐射参数交叉极化比 交叉极化是指与主极化正交的极化,2.,天线辐射参数方向图,辐射参数,主瓣,副瓣,半功率波束宽度,交叉极化鉴别率,增益,前后比,2.天线辐射参数方向图辐射参数,上旁瓣,(dB),下旁瓣(,dB),2.,天线辐射参数,旁瓣抑制、零点填充、波束下倾,角,上旁瓣(dB)下旁瓣(dB)2.天线辐射参数旁瓣抑制、,2.,天线辐射参数波束宽度,方位即水平面方向图,2.天线辐射参数波束宽度 方位即水平面方向图,2.,天线辐射参数下倾角,为使波束指向朝向地面,需要天线下倾,2.天线辐射参数下倾角为使波束指向朝向地面,需要天线下倾,前后比是指扇形天线,(,定向天线,),的前向辐射功率和后向辐射功率之比,后向功率,前向功率,前后比(,dB)=10 log ，,典型值约为,25dB,目的是尽可能减少后向辐射功率,前向功率,后向功率,2.,天线辐射参数前后比,前后比是指扇形天线(定向天线)的前向辐射功率和后向辐射功率之,3.,天线电路参数,-,驻波比，隔离度，无源交调,驻波比,为传输线上的电压最大值与电压最小值之比。,当天线端口没有反射时，就是理想匹配，驻波比为,1,；,当天线端口全反射时，驻波比为无穷大。,电缆,50 ohms,天线,50ohms,80,ohms,3.天线电路参数-驻波比，隔离度，无源交调驻波比为传输线,2,对,7/16,连接器的,自然插入损耗：,GSM900MHz:,0.20dB,GSM1800MHz:,0.32dB,；,VSWR 1.5,引起的功率损失,0.36dB,相当于,7/8,电缆的长度,:,GSM900MHz:,9.4,米,GSM1800MHz:,6.4,米,；,VSWR 1.3,与,1.5,功率损失分别,0.36dB,和,0.13dB,仅相当,2,对和,1,对,7/16,连接器引入的损耗，这在移动通信的衰落传播中,影响可以忽略不计。一味追求,1.3,以下的驻波比是没有意义的,!,100,米,7/8,馈线损耗约,4.6dB.,信号穿墙损耗一般达到,10dB,以上。,减小的天线辐射功率,50m,馈线新增损耗,(dB),与理想匹配相比,VSWR,回波损耗,反射功率,增大的总损耗,(dB),(dB),(dB),3,6,1.25,0.9,2.15,2,9.5,0.5,0.36,0.86,1.8,11,0.36,0.31,0.67,1.5,14,0.17,0.19,0.36,1.4,15.5,0.12,0.09,0.21,1.3,17.5,0.07,0.06,0.13,1.2,21,0.03,0.04,0.07,3.,天线电路参数驻波比,2对7/16连接器的自然插入损耗：VSWR 1.5引起的功率,隔离度,是某一极化接收到的另一极化信号的比例。,1000,mW(,即 1,W),1,mW,该例子中，隔离度为：,10log(1000mW/1mW)=30dB,3.,天线电路参数,-,隔离度,隔离度是某一极化接收到的另一极化信号的比例。1000mW(,无源交调（,PIM,）：,当两个频率,f1,和,f2,输入到天线，由于非线性效应，天线辐射的信号除频率,f1,和,f2,外，还包括有其他频率，如,2f1-f2,和,2f2-f1(3,阶,),等。,天线互调是指当,两个或多个发射频率信号,经过天线时，由于天线的非线性而引起的与原信号频率及倍频有和差关系、并,落在接收频带内,的射频信号。这些信号电平足够大时，就会造成系统性能下降。,3.,天线电路参数,-,无源交调,无源交调（PIM）：当两个频率f1和f2输入到天线，由于非线,多频共用天线,多频共用电调天线,实际天线图片,多频共用天线多频共用电调天线实际天线图片,天线内部结构,天线正面,天线背面,天线内部结构,THANK YOU!,THANK YOU!,