1、培训部培训部无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 1 2010.3.1学完本课您将能够：讲述无线传播 了解无线电波的传播方式 讲述无线电波传播特征 讲述无线电波快衰落及解决方案 讲述天线原理 了解天线结构及模型功能 熟悉天线参数含义 讲述天线覆盖估算 讲述覆盖不同区域天线选型建议 了解天线发展趋势 课程目标课程目标无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 2 2010.3.1 目录第一部份：无线传播概述1.电磁波基础2.无线电波的传播3.无线电波传播模型第二部份：天线原理1.什么是天线2.天线参数解析3.天线覆盖的计算4.天线发展趋势5.天线选型无线传播与天线原理无线传播与天线原理
2、Page 3 2010.3.1无线电波波段划分无线电波波段划分不同的频段内的频率具有不同的传播特性不同的频段内的频率具有不同的传播特性无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 4 2010.3.1电场电场电场电场电场电场振子振子电波传输方向电波传输方向磁场磁场磁场磁场电磁波的产生电磁波的产生根据根据Maxwell方程组：方程组：空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而变化的电场又能激发涡旋磁空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而变化的电场又能激发涡旋磁场。场。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波
3、。电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，电微波在真空中传播的速度，等电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，电微波在真空中传播的速度，等于光在真空中传播的速度。于光在真空中传播的速度。光和电磁波在本质上是相同的，光是一定波长的电磁波。光和电磁波在本质上是相同的，光是一定波长的电磁波。无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 5 2010.3.1电磁波的传播电磁波的传播池塘中的波纹：能量从源点向四周传播，并逐渐减弱池塘中的波纹：能量从源点向四周传播，并逐渐减弱电磁波的传播与此类似，不同之处电磁波的传播与此类似，不同之处（当辐射源是各向同性的理想点源时）（当辐射源是各向同性的理想点源时）
4、：在三维空间以球面波的形式传播在三维空间以球面波的形式传播传播介质不同，空气、障碍物、反射物传播介质不同，空气、障碍物、反射物无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 6 2010.3.1无线电波和超短波的基本知识无线电波和超短波的基本知识 无线电波的极化 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 7 2010.3.1无线传播的理论基础无线传播的理论基础在自由空间中，由点源发射的正弦波向各个方向辐射球面波，此时该点源称在自由空间中，由点源发射的正弦波向各个方向辐射球面波，此时该点源称为为各向同性辐射源各
5、向同性辐射源假设点源发射功率为假设点源发射功率为Prad(W)，在距离，在距离d(m)处的单位面积功率（即处的单位面积功率（即Poynting矢量）为：矢量）为：对于实际天线，若辐射功率为对于实际天线，若辐射功率为Pt(W)，天线增益为，天线增益为Gt(dBi)，则，则Poynting矢矢量为：量为：)(W/m 422dPPradfs)(W/m 422dGPPttfs无线电波的波长、频率和传播速度的关系无线电波的波长、频率和传播速度的关系可用式可用式/表示。表示。式中，为速度，单位为米式中，为速度，单位为米/秒；秒；为频率，单位为赫芝；为频率，单位为赫芝；为波长，单位为米。为波长，单位为米。无
6、线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 8 2010.3.1建筑物反射波建筑物反射波绕射波绕射波直射波直射波地面反射波地面反射波无线传播的特点无线传播的特点陆地移动通信的电波传播机制陆地移动通信的电波传播机制实际环境的无线传实际环境的无线传播播LOS和和NLOS无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 9 2010.3.1无线信道特征无线信道特征d(m)Pr(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落无线信道随用户的位置无线信道随用户的位置和时间而变化和时间而变化多径散射、阴影遮挡使多径散射、阴影遮挡使得接收功率发生剧烈变得接收功率发生剧烈变化化慢衰落慢衰落衰减：衰
7、减：PrPr正比于正比于1/dn阴影：障碍物遮挡阴影：障碍物遮挡快衰落快衰落多径效应多径效应p在在 很小的距离间隔和时很小的距离间隔和时间间隔上，信号强度快速间间隔上，信号强度快速变化变化p产生产生Doppler(多普勒多普勒)频频移移p产生时延扩展产生时延扩展无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 10 2010.3.1最主要的有瑞利衰落和阴影衰落，也就是我们常说的快衰落和慢衰落 慢衰落 由障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但该场强中值随地理改变变化缓慢，故称慢衰落。又称为阴影衰落、对数正态衰落。慢衰落的场强中值服从对数正态分布，且与位置/地点相关，衰落的速度取决于移动台的速度
8、快衰落 合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化很大，称为快衰落。深衰落点在空间上的分布是近似的相隔半个波长。因其场强服从瑞利分布，又称为瑞利衰落，衰落的振幅、相位、角度随机。快衰落又可以细分为以下3类：时间选择性衰落：用户的快速移动在频域上产生多普勒效应而引起频率扩散，从而引起时间选择性衰落。空间选择性衰落：不同的地点，不同的传输路径衰落特性不一样。频率选择性衰落：不同的频率衰落特性不一样，引起时延扩散，从而引起频率选择性衰落。为减少快衰落对无线通信的影响，常用方法有空间分集，频率分集，时间分集等。无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 11 2010.3.1分集技术分集技术抗快衰落措
9、施分集技术显分集空间分集极化分集频率分集：GSM-跳频，WCDMA-扩频技术其它：方向性分集、场分集、发射分集隐分集隐分集即是利用信号处理技术将分集作用隐含在被传输信号之中，如RAKE接收技术、信道交织、纠错编码等 可看作时间分集无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 12 2010.3.1对于这种快衰落，基站采取的措施是采用时间分集、空间分集（极化分集）和频率分集的办法。时间分集主要靠符号交织、检错和纠错编码等方法，不同编码所具备的抗衰落特性不一样，这也是当今移动通信研究的前沿课题。空间分集主要采用主分集天线接收的办法来解决，基站的接收机对主分集通道分别接收到的的信号进行处理，一般采取
10、最大似然法。这种主分集接收的效果由主分集天线接收的不相关性所保证（所谓不相关性是指，主集天线接收到的信号与分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性，这也就要求采用空间分集时主分集天线之间的间距大于10倍的无线信号波长（对于GSM，900M要求天线间距大于4米，1800M要求天线间距大于2米），或者采用极化分集的办法保证主分集天线接收到的信号不具有相同的衰减特性。而对于移动台（手机）而言，因为只有一根天线，因而不具有这种空间分集功能。无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 13 2010.3.1时延扩展时延扩展 多径传播：不同路径的信号到达接收机的时间不同 当多径信号不能被接收机区分时就产生
11、同信道干扰（CCI），对于WCDMA系统，多径时延必须大于一个码片周期(0.26s)才能被识别 典型值(s):Open 500 m天线安装于室外，高于周围屋顶平均高度Micro-cell100500m天线安装于室外，低于周围屋顶平均高度Pico-cell100m天线安装于室内或室外，低于周围所有屋顶高度其它新的小区分类，如 Mini-cell无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 22 2010.3.1第二部份第二部份-天线原理天线原理在整个基站系统造价中，天线虽然占了很少的份额，但是却起着非常重要的作用，基站的辐射能量都要从天线发射出去而终端的信号也要通过天线进行接收；随着种类不断增加
12、，天线引起了更多的关注。网络优化的深入，各种新型天线会不断引入 天线发挥的作用将越来越大。无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 23 2010.3.1天线组成部件天线组成部件A.天线罩B.端盖C.接头A.槽板优质铝板加工B.馈电网络优质铝板加工C.振子优质铝板加工 打开天线的外包装，大家可以看到我们天线的真实面目（以典型的板状天线为例），外观来看，天线有以下三个部分：若将天线外罩打开，或者如大家在装配生产线上看到的，天线的内部构造又有三部分组成：第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 24 2010.3.1振子振子 振子就是构成天线的最基本单位。
13、任何天线都要谐振在一定的频率上，我们要接收哪个频率的信号，天线谐振在那个频率上，像GSM天线必须谐振在900M左右频带内的某一个频点上。天线谐振是对天线最基本的要求，其实任意一根金属导体都能做天线，只是性能好坏的问题，如上面说过的不接天线的基站，它的天线口也可看成一根天线，但是一根不合格的天线(覆盖范围小)，换成标准天线后，效果马上就不一样了，可见谐振对信号辐射的重要性。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 25 2010.3.1什么是天线什么是天线 什么是天线？把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间.收集无线电波并产生电信号B B l la
14、ah h blahb l a hblah第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 26 2010.3.1天线辐射电磁波的基本原理天线辐射电磁波的基本原理导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关.当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。振子的角度与电磁波辐射能力的关系 第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 27 2010.3.1波长波长1/2 波长波长1/4 波长波长1/4 波长波长1/2 波长波
15、长振子振子半波振子半波振子 两臂长度相等的振子叫做对称振子，也叫半波振子半波振子;每臂 长度为四分之一波长。全长与波长相等的振子，称为全波对称振子。将振子折合起来的，称为折合振子。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 28 2010.3.1天线组成部件天线组成部件振子振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单、独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。天线需要多个半波对称振子组阵以得到更大的增益
16、 1/4波长对称振子1/4波长1/2波长第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 29 2010.3.1什么是天线什么是天线天线参数解析天线参数解析天线覆盖的计算天线覆盖的计算天线发展趋势天线发展趋势天线选型天线选型第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 30 2010.3.1天线参数解析天线参数解析频带：18951920 增益：15dBi 驻波比：1.35 下倾角：6度 极化方式：垂直极化 电缆长度：1.5米 阻抗：50欧姆。在天线的包装盒里都有一份技术参数的说明书，上面详细描述了这副天线的性能指标，如：第二部份第
17、二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 31 2010.3.1天线电性能参数天线电性能参数第三章 移动通信的基本网络结构无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 32 2010.3.1典型天线参数表定向天线某定向天线参数某定向天线参数电气性能指标电气性能指标 Electrical Specifications频带 Frequency Range(MHz)824896增益 Gain(dBi)17驻波比 V.S.W.R 1.4极化 Polarization 45端口隔离 Isolation Between Two Ports(dB)30交叉极化鉴别率 Cross-
18、Polar Discrimination(dB)15水平波束宽度 Horizontal-3dB Beamwidth()90垂直波束宽度 Vertical-3dB Beamwidth()7预置电下倾角 Electrical Downtilt()0前后比 Front-to-Back Ratio(dB)25三阶无源交调 IMD3(dBc)-107输入阻抗 Impedance()50接头型式 Connector Type 7/16DIN(F)雷电保护 Lightning Protection 直流接地 Direct Ground最大功率 Maximum Input Power(W)500 第二部份第二
19、部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 33 2010.3.1天线参数天线参数极化方式极化方式在天线的各项参数里有一个很重要的参数就是极化方式。天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度（图中红箭头）方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。第二部份第二部份-天线原理天线原理垂直极化垂直极化 +45度倾斜的极化度倾斜的极化 2006CNTTR.All Rights Reserved.水平极化水平极化-45度倾斜的极化度倾斜的极化无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 34 2010.3.1双极化
20、天线双极化天线双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的，采用双线极化天线,可以大大减少天线数目，简化天线工程安装，降低成本，减少了天线占地空间。在双极化天线中，通常使用+45和-45正交双线极化。V/H(垂直垂直/水平水平)倾斜倾斜(+/-45)第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 35 2010.3.1极化方式极化方式(Polarization)单极化天线多采用垂直线极化 双极化天线多采用45双线极化双极化天线单极化天线单极化天线第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 36 2010.3.1
21、单极化与双极化天线单极化与双极化天线天线工作的无线环境（所谓的无线环境指的是天线信号所处的环境，比如空间、空气流动、房屋、树木等等）是非常复杂的，信号在传播的过程中会出现严重的衰落（所谓衰落可以理解成信号强度的衰减）现象；分集技术也就是通过多路相关性很差的信号进行合并，从而减轻衰落对信号质量的影响；空间分集和极化分集在基站天线技术中经常被用到。欲理解单极化与双极化天线原理，须先理解天线分集的概念空间分集是采用将两根单极化天线拉开一定的间距，减小接收信号的相关性，从而降低衰落的产生实现的，因此，采用空间分集需要多个单极化天线。极化分集采用的是双极化天线，而双极化天线接收两个不同极化方式的信号（也
22、即不相关性较好的两路信号），从而实现相关性较差的两路信号的合并，降低衰落的产生，因此，采用极化分集的只需要一幅双极化天线。优缺对比：极化分集相对空间分集节省天线安装空间；而两者分集效果相当。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 37 2010.3.1两种极化天线外观识别两种极化天线外观识别双极化天线有两个端口双极化天线有两个端口单极化天线仅一个端口单极化天线仅一个端口第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 38 2010.3.1对称振子一号对称振子二号我的带宽比你宽我的带宽比你宽天线参数天线参数带宽带宽天线是有一
23、定带宽的，这意味着虽然谐振频率是一个频率点，但是在这个频率点附近一定范围内，这付天线的性能都是差不多好的。这个范围就是带宽。天线的带宽和天线的型式、结构、材料都有关系。一般来说，振子所用管、线越粗，带宽越宽；天线增益越高，带宽越窄。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 39 2010.3.1天线参数天线参数阻抗阻抗 天线可以看做是一个谐振回路。一个谐振回路当然有其阻抗。我们对阻抗的要求就是匹配，和天线相连的电路必须有与天线一样的阻抗。和天线相连的是馈线，天线的阻抗和馈线阻抗必须一样，才能达到最佳效果。无线通信系统目前使用的天线阻抗全部是50欧姆。第二部
24、份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 40 2010.3.1在板状定向天线的参数里有在板状定向天线的参数里有垂直波束宽度：垂直波束宽度：1313度度 水平波束宽度：水平波束宽度：6565度度 定义为:在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。653dB 水平波束宽度水平波束宽度 Peak-3dB13Peak-3dB3dB 垂直波束宽度垂直波束宽度 天线参数天线参数半功率角半功率角第二部份第二部份-天线原理天线原理无
25、线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 41 2010.3.1天线参数天线参数倾角倾角我们所说的天线的倾角是指电波的倾角，而并不是天线振子本身机械上的倾角。倾角反映了天线接收哪个高度角来的电波最强。对于定向天线可以通过机械方式调整倾角。全向天线的倾角是通过电子下倾来实现的。电子下倾的原理是通过改变共线阵天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向图下倾。由于天线各方向的场强强度同时增大和减小，保证在改变倾角后天线方向图变化不大，使主瓣方向覆盖距离缩短，同时又使整个方向图在服务区内减小覆盖面积但又不产生干扰。第二部份第二部份-天线原理天线原理无
26、线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 42 2010.3.1 天线下倾角天线高度H3dB Point3dB Point=AtanH/DF天线倾角DT=Atan H/DF+1/2 VB1/2 VBDNDDF最远3dB覆盖矩离：DF最近3dB覆盖矩离：DN垂直波瓣：VB主波瓣覆盖矩离：D第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 43 2010.3.1天线参数天线参数倾角倾角不下倾电下倾机械下倾无无下倾下倾机械下倾机械下倾固定电子下倾固定电子下倾可调电子下倾可调电子下倾遥控可调电子下倾遥控可调电子下倾机械电调可组合使用机械电调可组合使用倾角类型倾角类型第二
27、部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 44 2010.3.1电下倾角天线机械倾角与内置电下倾角天线机械倾角与内置 所谓机械倾角天线指的是天线垂直放置其方向图主瓣方向是水平方向，而如果需要采用倾角的场合，则必须通过夹具角度的调整实现，也即“机械”调整倾角；所谓内置电下倾天线指的是天线垂直放置时，其方向图主办方向偏离水平方向，也即本身就存在“内置电下倾”角度 同时，内置电下倾天线的下倾角度也可以采用机械下倾方式配合实现更大的下倾角度。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 45 2010.3.1机械下倾电下倾第二部份第二
28、部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 46 2010.3.1机械调整与电调天线机械调整与电调天线所谓机械调整天线指的是通过调整夹具的方法实现下倾角度的调整；电调天线指的是通过拉杆的调节控制天线内置的调节装置调整天线下倾角度；机械调整电调第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 47 2010.3.1天线参数天线参数隔离度隔离度双极化天线隔离度隔离度单极化天线隔离隔离度度单极化天线我们所说的天线的隔离度指的是两根天线或者一根双极化天线我们所说的天线的隔离度指的是两根天线或者一根双极化天线的不相关性；的不相关性；隔离度参数合格保证
29、了同扇区天线分集接收的性能。隔离度参数合格保证了同扇区天线分集接收的性能。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 48 2010.3.1天线参数天线参数前后比前后比 表明了天线对后瓣抑制的好坏。选用前后比低的天线，天线的后瓣有可能产生越区覆盖，导致切换关系混乱，产生掉话。一般在2530dB之间，应优先选用前后比为30的天线。主瓣最大值与后瓣最大值之比第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 49 2010.3.1驻波比（驻波比（VSWR）：Voltage Standing Wave Rati 天线驻波比是表示天馈线与
30、基站匹配程度的指标。它的产生是由于入射波能量传输到天线输入端后未被全部辐射出去，产生反射波，迭加而成的。假设基站发射功率是10W，反射回0.5W，由此可算出回波损耗：RL10lg(10/0.5)=13dB，计算反射系数：RL=-20lg ,0.2238 VSWR=(1+)/(1-)1.57 一般要求天线的驻波比小于1.5，驻波比是越小越好，但工程上没有必要追求过小的驻波比。天线参数天线参数驻波比驻波比第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 50 2010.3.1天线参数天线参数-增益增益天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波或将空间电磁波转化成传
31、输线中的电磁能的设备。因为天线是无源器件，所以仅仅起得是转化作用而不能放大信号，那么我们为什么又说某型号的天线的增益是10dbi呢？第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 51 2010.3.1天线增益的定义：天线增益是指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力一般把天线的最大辐射方向上的场强E与理想多向同性天线（理想点源）均匀辐射场强E相比，以功率密度增强的倍数定义为增益。增益越高，天线波束的范围就越小。切记：天线本身不增加所辐射信号的能量，它只是通过天线振子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一个方向。天线参数天线参数-增益增益第二部份第二部份-天
32、线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 52 2010.3.1例：1个 对称振子 接收功率：1mW4个对称振子组阵接收功率：4 mWGAIN=10log(4mW/1mW)=6dBd天线增益天线增益板状天线的高增益是通过多个基本振子排列成天线阵而合成。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 53 2010.3.1天线增益天线增益利用反射板可把辐射能控制聚焦到一个方向反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线在我们的在我们的“扇形覆盖天线扇形覆盖天线”中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益这
33、里这里,“扇形覆盖天线扇形覆盖天线”与单个对称振子相比的增益为与单个对称振子相比的增益为10log(8mW/1mW)=9dBd“全向阵”例如在接收机中为4mW功率“扇形覆盖天线”将在接收机中有8mW功率(顶视)天线天线第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 54 2010.3.1 天线增益增益是用来表示天线集中辐射的程度。G=输入功率（Pino）/输入功率（Pin）天线增益的参数有dBd 和dBi。Dbi 是天线增益相对于理想各向同性天线的参考值，在各方向的辐射是均匀的；Dbd 是天线增益相对于半波振子的参考值；dbi=dbd+2.15。第二部份第二部份
34、-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 55 2010.3.1天线的方向性天线的方向性 天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示。方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发射或接收电磁波的能力。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 56 2010.3.1全向与定向天线之全向天线所谓的全向天线是指一种在水平方向图上表现为360都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下
35、波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型或者小功率应用的小灵通天线领域，覆盖范围涵盖周围不同距离的360 范围。水平面方向图水平面方向图垂直面方向图垂直面方向图在地平面上，为了把信号集中到所需要的地方，要在地平面上，为了把信号集中到所需要的地方，要求把求把“面包圈面包圈”压成扁平的压成扁平的顶视顶视侧视侧视一个单一的对称振子具有一个单一的对称振子具有“面包圈面包圈”形的方向图。形的方向图。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 57 2010.3.1全向与定向天线之定向天线定向天线，在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射
36、，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。定向天线典型方向图定向天线典型方向图水平面方向图水平面方向图垂直面方向图垂直面方向图第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 58 2010.3.1天线方向图天线方向图天线辐射的方向图 2006CNTTR.All Rights Reserved.第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 59 2010.3.1天线辐射的方向图（
37、定向）水平面方向图水平面方向图3dB 波束宽度波束宽度60(eg)垂直面方向图垂直面方向图15(eg)2006CNTTR.All Rights Reserved.-3dB点点峰值峰值-3dB点点-3dB点点峰值峰值-3dB点点立体方向图立体方向图第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 60 2010.3.1120(eg)峰值峰值-10dB点点-10dB点点60(eg)峰值峰值-3dB点点-3dB点点15(eg)PeakPeak-3dBPeak-3dB32(eg)PeakPeak-10dBPeak-10dB垂直面方向图3dB 波束宽度波束宽度水平面方向图水
38、平面方向图10dB 波束宽度波束宽度天线波束宽度天线波束宽度第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 61 2010.3.1天线的下倾为使波束指向朝向地面，需要天线下倾无下倾无下倾电下倾电下倾机械下倾机械下倾由图可以看出机械下倾方法。当下倾角度达到10时，水平方向图严重变形，必然产生越区覆盖；而电下倾时，水平方向图基本保持不变。2006CNTTR.All Rights Reserved.第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 62 2010.3.1电下倾下的波束覆盖6 电下倾电下倾+4 机械下倾机械下倾 2006CN
39、TTR.All Rights Reserved.10电下倾电下倾10机械下倾机械下倾第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 63 2010.3.1全向天线与定向天线的选择原理根据组网的要求建立不同类型的基站，而不同类型的基站可根据需要选择不同类型的天线。选择的依据就是上述技术参数。比如全向站就是采用了各个水平方向增益基本相同的全向型天线，而定向站就是采用了水平方向增益有明显变化的定向型天线。一般在市区选择水平波束宽度为65的天线，在郊区可选择水平波束宽度为65、90或120的天线（按照站型配置和当地地理环境而定），而在乡村选择能够实现大范围覆盖的全向天线
40、则是最为经济的。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 64 2010.3.1天线原理天线原理什么是天线什么是天线天线参数解析天线参数解析天线覆盖的计算天线覆盖的计算天线发展趋势天线发展趋势天线选型天线选型第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 65 2010.3.1天线方向图覆盖范围的估算天线方向图覆盖范围的估算(下倾角）/2HS任何传播模型的估计都是默认工作在天线方向图覆盖范围内的，而方向图的覆盖范围在天线无下倾角是无限的,实际覆盖范围完全取决于传播模型估计，在有下倾角时如上图,是有范围的,可以得出天线高度、下
41、倾角和覆盖距离三者之间的关系为：arctan(H/S)+/2 下倾角 垂直波束宽度H 天线高度 S 方向图覆盖范围第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 66 2010.3.1改变天线倾角，合理进行容量控制改变天线倾角，合理进行容量控制 对高话务量区也可通过调整基站天线的俯仰角改善照射区的范围，使基站的业务接入能力加大；而对低话务量区也可通过调整基站天线的俯仰角加大照射区范围，吸入更多的话务量，这样可以使整个网络的容量扩大，通话质量提高。S20m垂直波束宽垂直波束宽度度10 o下倾角下倾角10 o第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传
42、播与天线原理Page 67 2010.3.1天线型号垂直波束小区半径天线高度下倾角65 15.5dBi12200m25m12 65 15.5dBi12250m25m10 65 15.5dBi12250m30m11 65 15.5dBi12250m35m12 65 15.5dBi12250m40m14 65 15.5dBi12500m25m765 15.5dBi12500m30m8 65 15.5dBi12500m35m9 65 15.5dBi12500m40m9 65 15.5dBi12800m30m7 65 15.5dBi121000m30m0 GSM 系统密集城区天线下倾角参考值系统密集城
43、区天线下倾角参考值第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 68 2010.3.1天线原理天线原理什么是天线什么是天线天线参数解析天线参数解析天线覆盖的计算天线覆盖的计算天线发展趋势天线发展趋势天线选型天线选型第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 69 2010.3.1室内分布系统天线室内分布系统天线八木天线八木天线 八木天线八木天线一种增益较高的定向天线，一种增益较高的定向天线，增益一般在增益一般在914dBi之间。之间。主要用于解决电梯的覆盖。主要用于解决电梯的覆盖。第二部份第二部份-天线原理天线原理八木天线也
44、叫八木天线。它是由一个有源振子即馈电振子和若干八木天线也叫八木天线。它是由一个有源振子即馈电振子和若干个无源振子组成，所有的振子都平行配置在同一个平面上，其中用个无源振子组成，所有的振子都平行配置在同一个平面上，其中用一支撑杆固定。有源振子可以是一个基本半波振子，也可是折合半一支撑杆固定。有源振子可以是一个基本半波振子，也可是折合半波振子，无源振子根据其作用可以分为反射体和引向器两种波振子，无源振子根据其作用可以分为反射体和引向器两种无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 70 2010.3.1动态多波束天线系统动态多波束天线系统第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传
45、播与天线原理Page 71 2010.3.1动态多波束天线系统动态多波束天线系统主要特点:多波束形成波束方向可控波瓣宽度可控波束距离可控第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 72 2010.3.1动态多波束天线系统应用动态多波束天线系统应用负载平衡第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 73 2010.3.1动态多波束天线系统应用动态多波束天线系统应用蜂窝优化-有效的调整覆盖第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 74 2010.3.1动态多波束天线系统应用动态多波束天线系
46、统应用专用波束分配第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 75 2010.3.1智能天线智能天线天线名称每个用户对应的下行波束个数是否自动调整波束是否有波束定位合并算法动态多波束天线多个否否智能天线一般一个是是与多波束天线的区别第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 76 2010.3.1智能天线智能天线l两种算法两种算法切换多波束切换多波束自适应波束自适应波束第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 77 2010.3.1天线原理天线原理什么是天线什么是天线天线参数解析天线参
47、数解析天线覆盖的计算天线覆盖的计算天线发展趋势天线发展趋势天线选型天线选型第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 78 2010.3.1天线类型天线类型 天线类型1.按工艺：机械天线：一般建议下倾角1到10度，超过15度波瓣变形电调天线：使用电子调整下倾角度的移动天线2.按方向性全向天线：典型增益值是6 到9dBd定向天线：典型增益值是9 到16dBd3.特殊天线：泄漏同轴电缆无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 79 2010.3.1水平和垂直波瓣宽度的选择建议水平和垂直波瓣宽度的选择建议1城区 S111基站：一般选用水平波瓣宽度为65，垂直波
48、瓣宽度为710的天线，天线增益在1518dBi之间 S110或定向单扇区基站：可以选用水平波瓣宽度为65、90甚至更宽的天线，根据覆盖需求选用；垂直波瓣及增益选择同S111站型 全向基站：选用增益较小、带电子下倾的天线第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 80 2010.3.1水平和垂直波瓣宽度的选择建议水平和垂直波瓣宽度的选择建议2 郊区和农村 定向基站：选用水平波瓣宽度为90，垂直波瓣宽度为57的天线，天线的增益在1518dBi之间。全向基站：选用垂直波瓣宽度为57，增益在912dBi之间的天线。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理
49、无线传播与天线原理Page 81 2010.3.1水平和垂直波瓣宽度的选择建议水平和垂直波瓣宽度的选择建议3水面（大的湖泊、海面等）、戈壁滩、沙漠定向基站：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57的天线，天线增益在1418dBi之间；如果要求覆盖距离比较远但宽度不太大（如狭长湖面，地形影响等），可考虑采用65等窄波束天线。全向基站：选用垂直波瓣宽度为57，增益在912dBi之间的天线。第二部份第二部份-天线原理天线原理无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 82 2010.3.1水平和垂直波瓣宽度的选择建议水平和垂直波瓣宽度的选择建议4公路、铁路
50、等狭长地带：取决于需覆盖区域的距离和形状如果路线较直，可以选用水平波瓣宽度为2030，垂直波瓣宽度为57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,垂直波瓣宽度为57的天线。单扇区功分定向道路或河流道路或河流双扇区定向或单扇区功分定向道路或河流全向扇区天线选型无线传播与天线原理无线传播与天线原理Page 83 2010.3.1水平和垂直波瓣宽度的选择建议水平和垂直波瓣宽度的选择建议5地形复杂、落差较大的区域，分为两种情况 天线架高高于覆盖区：可根据具体情况选垂直波瓣宽度为1018的天线。大片需要覆盖的区域高于天线的架设高度：根据具体情况选1830大垂
