基站天線(xiàn)基本原理培訓(xùn)--浙江電信

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中國(guó)電信浙江分公司 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化培訓(xùn)之 《 基站天線(xiàn)基本原理 》 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 2010年 4月 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ?將傳輸線(xiàn)中的高頻電磁能轉(zhuǎn)成為自由空間的電磁波； ?將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線(xiàn)中的高頻電磁能； 天線(xiàn)概念 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)短和形狀有關(guān) 兩導(dǎo)線(xiàn)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消，因而輻射很微弱。如果將兩導(dǎo)線(xiàn)張開(kāi)，這時(shí)由于兩導(dǎo)線(xiàn)的電流方向相同，由兩導(dǎo)線(xiàn)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，因而輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度 線(xiàn)的電流很小，輻射很微弱 . 當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)稱(chēng)為振子。 天線(xiàn)輻射電磁波的基本原理 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)。全長(zhǎng)與波長(zhǎng)相等的振子，稱(chēng)為全波對(duì)稱(chēng)振子。將振子折合起來(lái)的，稱(chēng)為折合振子。 對(duì)稱(chēng)振子 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ？無(wú)線(xiàn)電波是一種能量傳輸形式，在傳播過(guò)程中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳播方向。 自由空間中的電磁波 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，無(wú)線(xiàn)電波在空氣中的 傳播速度略小于光速 ，通常我們就認(rèn)為它等于光速。 無(wú)線(xiàn)電波有點(diǎn)象一個(gè)池塘上的波紋，在傳播時(shí)波會(huì)減弱。 無(wú)線(xiàn)電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無(wú)線(xiàn)電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用Ｃ＝３０００００公里／秒表示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：Ｖ ε＝Ｃ / )，式中 ε為傳播媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)?？諝獾南鄬?duì)介電常數(shù)與真空的相對(duì)介電常數(shù)很接近，略大于１。 自由空間中的電磁波 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 、頻率和傳播速度的關(guān)系 可用式 λ＝Ｖ /ｆ 表示。 式中，Ｖ為速度，單位為米 /秒；ｆ 為頻率，單位為赫茲； λ為波長(zhǎng)，單位為米。 由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無(wú)線(xiàn)電波在不同的媒質(zhì)中傳播時(shí)，速度是不同的，因此波長(zhǎng)也不一樣。 我們通常使用的聚四氟乙烯型絕緣同軸射頻電纜其相對(duì)介電常數(shù) ε約為 此，Ｖ ε≈Ｃ / λε≈λ/ 波長(zhǎng) 自由空間中的電磁波 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電波的極化。無(wú)線(xiàn)電波的電場(chǎng)方向稱(chēng)為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我們就稱(chēng)它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱(chēng)它為水平極化波。 無(wú)線(xiàn)電波的極化 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ?傳輸特性指標(biāo) 駐波系數(shù)、頻帶寬度、隔離度、三階互調(diào)、功率容量 ?輻射特性（方向圖）指標(biāo) 增益、極化、波瓣寬度、前后輻射比、上旁瓣抑制、零值填充下傾角 ?機(jī)械特性指標(biāo) 接頭型式、天線(xiàn)罩質(zhì)材、尺寸、重量、風(fēng)荷、適應(yīng)環(huán)境 天線(xiàn)主要技術(shù)指標(biāo) 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 （或接收）機(jī)輸出（或輸入）端的導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為傳輸線(xiàn)或饋線(xiàn)。傳輸線(xiàn)的主要任務(wù)是有效地傳輸信號(hào)能量。因此它應(yīng)能發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)以最小的損耗傳送到發(fā)射天線(xiàn)的輸入端，將天線(xiàn)接收的信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號(hào)。這樣，就要求傳輸線(xiàn)必須屏蔽或平衡。 當(dāng)傳輸線(xiàn)的幾何長(zhǎng)度等于或大于所傳送信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí)就叫做長(zhǎng)傳輸線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)線(xiàn)。 關(guān)于傳輸線(xiàn)的幾個(gè)基本概念 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，用符號(hào)Ｚ。表示。同軸電纜的特性阻抗 Ｚ。＝ 〔 138/ εr〕〕× D/d〕 歐姆 通常Ｚ。 =50歐姆 /或 75歐姆 式中： ε 由上式不難看出，饋線(xiàn)特性阻抗與導(dǎo)體直徑、導(dǎo)體間距和導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，與饋線(xiàn)長(zhǎng)短、工作頻率以及饋線(xiàn)終端所接負(fù)載阻抗大小無(wú)關(guān)。 傳輸線(xiàn)的特性阻抗 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，稱(chēng)為天線(xiàn)的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會(huì)減少?gòu)奶炀€(xiàn)進(jìn)入饋線(xiàn)的有效信號(hào)功率。因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線(xiàn)的輸入阻抗為純電阻。 輸入阻抗與天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)和工作波長(zhǎng)有關(guān)，基本半波振子，即由中間對(duì)稱(chēng)饋電的半波長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)，其輸入阻抗為（ 姆。當(dāng)把振子長(zhǎng)度縮短３％～５％時(shí)，就可以消除其中的電抗分量，使天線(xiàn)的輸入阻抗為純電阻，即使半波振子的輸入阻抗為 稱(chēng) 75歐）。 天線(xiàn)的輸入阻抗 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 （ ? 50? 50 0 天線(xiàn)的輸入阻抗 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ,饋線(xiàn)上同時(shí)存在入射波和反射波。兩者疊加，在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相減為最小，形成波節(jié)。其它各點(diǎn)的振幅則介于波幅與波節(jié)之間。這種合成波稱(chēng)為駐波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。 反射波幅度 反射系數(shù) Γ ＝ ───── ＝ ─────── 入射波幅度 駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱(chēng)為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比 (駐波波腹電壓幅度最大值Ｖ （ 1+Γ） 駐波系數(shù) Ｓ ＝ ────────────── ＝ ──── 駐波波節(jié)電壓輻度最小值Ｖ （ 1 終端負(fù)載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數(shù)越小，駐波系數(shù)越接近于１，匹配也就越好。 天線(xiàn)的反射系數(shù)、駐波系數(shù) 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，高頻能量全部被負(fù)載吸收，饋線(xiàn)上只有入射波，沒(méi)有反射波。饋線(xiàn)上傳輸?shù)氖切胁?，饋線(xiàn)上各處的電壓幅度相等，饋線(xiàn)上任意一點(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗。 而當(dāng)天線(xiàn)和饋線(xiàn)不匹配時(shí)，也就是天線(xiàn)阻抗不等于饋線(xiàn)特性阻抗時(shí)，負(fù)載就不能全部將饋線(xiàn)上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來(lái)形成反射波。 80 0 前 : 10W 返回 : 里的反射損耗為 100/= 13 是 反射損耗的另一種計(jì)量 天線(xiàn)的反射（回波）損耗 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 、反射損耗和反射系數(shù) 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，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(shí)天線(xiàn)所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線(xiàn)的頻率帶寬。 有幾種不同的定義： 一種是指天線(xiàn)增益下降三分貝時(shí)的頻帶寬度； 一種是指在規(guī)定的駐波比下天線(xiàn)的工作頻帶寬度。 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說(shuō)，就是當(dāng)天線(xiàn)的輸入駐波比 ≤線(xiàn)的工作帶寬。 天線(xiàn)帶寬 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ； 在天線(xiàn)工作頻帶內(nèi) ， 天線(xiàn)性能下降不多 ， 仍然是可以接受的。 在 820 ~ 180在 890 ~ 17075 850是最佳的 該天線(xiàn)的頻帶寬度 = 890 - 820 = 70線(xiàn)帶寬 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 (即 1W) 1這種情況下的隔離為 10000= 30線(xiàn)隔離度（極化隔離） 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 + 45度傾斜的極化 天線(xiàn)輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向就是天線(xiàn)的極化方向 - 45度傾斜的極化 天線(xiàn)的極化 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波 。 V/H (垂直 /水平 ) 傾斜 (+/- 45° ) 雙極化天線(xiàn) 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ? 垂直線(xiàn)極化（ ? ?45??雙線(xiàn)極化（ 45?? 天線(xiàn)極化種類(lèi) 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，就叫作橢圓極化波。旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果電場(chǎng)的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波。 垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收；水平極化波要用具有水平極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收； 右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收；而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收。當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線(xiàn)的極化方向不一致時(shí)，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極化波，或用線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生３分貝的極化損失，即只能接收到來(lái)波的一半能量； 天線(xiàn)的圓極化波 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極化波，或用線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生３分貝的極化損失，即只能接收到來(lái)波的一半能量； 當(dāng)接收天線(xiàn)的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來(lái)波的極化方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線(xiàn)也就完全接收不到來(lái)波的能量，這時(shí)稱(chēng)來(lái)波與接收天線(xiàn)極化是隔離的。 天線(xiàn)的極化損失 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 （ ? ?43 22級(jí)互調(diào) 913 936 959 982f1 信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ?互調(diào)是指非線(xiàn)性射頻線(xiàn)路中，兩個(gè)或多個(gè)頻率混合后所產(chǎn)生的噪音信號(hào)。 ?互調(diào)產(chǎn)生的本來(lái)并不存在“錯(cuò)誤”信號(hào)，此信號(hào)會(huì)被系統(tǒng)誤認(rèn)為是真實(shí)的信號(hào)。 ?互調(diào)可由有源元件（無(wú)線(xiàn)電設(shè)備、二極管）或無(wú)源元件（電纜、接頭、天線(xiàn)、濾波器）引起。 具有兩個(gè)載波信號(hào)的互調(diào)失真頻率實(shí)例： 頻率 上的載波，產(chǎn)生如下互調(diào)信號(hào) 1階： A， B 2階： （ A+B），（ 3階： （ 2A± B），（ 2B ± A） 4階： （ 3A± B），（ 3B ± A），（ 2A± 2B） 5階： （ 4A± B），（ 4B ± A），（ 3A± 2B），（ 3B ± 2A） 三階互調(diào)失真信號(hào)（ A=935B=960287010 292085及 2來(lái)問(wèn)題。 五階互調(diào)失真信號(hào)（ A=935B=954 380597中國(guó)移動(dòng) 互調(diào)的定義 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ？ ? 較高功率的發(fā)射信號(hào)通常會(huì)混合產(chǎn)生互調(diào)信號(hào)，最后進(jìn)入接收波段。 ? 而基站天線(xiàn)接收的信號(hào)通常功率較低。 ? 如果互調(diào)信號(hào)與實(shí)際的接收信號(hào)具有相近或較高的功率，系統(tǒng)會(huì)誤把互調(diào)信號(hào)視為真實(shí)信號(hào)。 互調(diào)失真如何影響系統(tǒng)的性能？ ? 在系統(tǒng)將互調(diào)信號(hào)視為真實(shí)的接收信號(hào)的情況下，將帶來(lái)如下問(wèn)題：信號(hào)丟失、虛假信道繁忙、語(yǔ)音質(zhì)量下降、系統(tǒng)容量受限； ? 這意味著：銷(xiāo)售利潤(rùn)減少； ? 雖然大部分用戶(hù)可以容忍語(yǔ)音質(zhì)量下降，但信號(hào)丟失及信道繁忙常常都會(huì)令用戶(hù)不滿(mǎn)。 互調(diào)是如何產(chǎn)生的？ ? 構(gòu)件材料因?yàn)榇艤年P(guān)系，鐵質(zhì)材料是屬非線(xiàn)性的， 材料不純，電鍍問(wèn)題，接觸區(qū)域 /電流密度； ? 觸點(diǎn)壓力 互調(diào)的定義 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 。對(duì)于接收天線(xiàn)而言，方向性表示天線(xiàn)對(duì)不同方向傳來(lái)的電波所具有的接收能力。天線(xiàn)的方向性的特性曲線(xiàn)通常用方向圖來(lái)表示 . 方向圖可用來(lái)說(shuō)明天線(xiàn)在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。 天線(xiàn)輻射的方向性 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 “面包圈” 形的方向圖 在地平面上，為了把信號(hào)集中到所需要的地方，要求把 “面包圈” 壓成扁平的 ： 天線(xiàn)輻射的方向圖 天線(xiàn)輻射立體圖 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 (4= 6個(gè)對(duì)稱(chēng)臺(tái)振子 假設(shè)在接收機(jī)中有 1 在陣中有 4個(gè)對(duì)稱(chēng)振子 在接收機(jī)中就有 4 更加集中的信號(hào) 對(duì)稱(chēng)振子組陣能夠控制輻射能構(gòu)成 “扁平的面包圈 ” 天線(xiàn)輻射的方向圖 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 “ 扇形覆蓋天線(xiàn) ” 中，反射面把功率聚焦到一個(gè)方向進(jìn)一步提高了增益。 這里 ，“ 扇形覆蓋天線(xiàn) ” 與單個(gè)對(duì)稱(chēng)振子相比的增益為 10= 9 “扇形覆蓋天線(xiàn) ” 將在接收機(jī)中有 8 “全向陣 ” 例如在接收機(jī)中為 4 (頂視 ) 天線(xiàn) 反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線(xiàn) 定向輻射的原理 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ： 增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線(xiàn)與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比。增益一般與天線(xiàn)方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。 天線(xiàn)的增益 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 “示 一個(gè)天線(xiàn)與各向同性輻射器相比較的增益用 “示 例如 : 3 = 稱(chēng)振子的增益為 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ? 180? 360? 半功率波瓣寬度 半波振子 帶反射板的半波振子 帶反射板的兩個(gè)半波振子 以半波振子 為參考的增益 0論輻射圖 板狀天線(xiàn)增益與水平波瓣寬度 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ° (峰值 - 10- 1010束寬度 60° (峰值 - 3- 33束寬度 15° ( 3 32° ( 10 10仰面即垂直面方向圖 在方向圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)瓣，其中最大的瓣稱(chēng)為主瓣，其余的瓣稱(chēng)為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線(xiàn)方向圖的波瓣寬度。稱(chēng)為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強(qiáng)。 天線(xiàn)的波束寬度 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，前后瓣最大電平之比稱(chēng)為前后比。它大，天線(xiàn)定向接收性能就好?；景氩ㄕ褡犹炀€(xiàn)的前后比為１，所以對(duì)來(lái)自振子前后的相同信號(hào)電波具有相同的接收能力。 前向功率 后向功率 以 = 10 典型值為 25右 目的是有一個(gè)盡可能小的反向功率 (前向功率 ) (反向功率 ) 前后輻射比（抑制比） 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，天線(xiàn)的主瓣波束寬度越窄，天線(xiàn)增益越高。當(dāng)旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示 反射面天線(xiàn)，則由于有效照射效率因素的影響，故 22700010.???天線(xiàn)增益與方向圖的關(guān)系 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ? 無(wú) 下傾 ? 機(jī)械下傾 ? 固定電下傾 ? 可調(diào)電下傾 ? 遙控可調(diào)電下傾 ? 集中網(wǎng)管控制電下傾 下傾天線(xiàn)種類(lèi)： 天線(xiàn)下傾角 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，遇到障礙物，例如，山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物，還會(huì)產(chǎn)生反射。因此，到達(dá)接收天線(xiàn)的超短波不僅有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象就叫多徑傳輸。 由于多途徑傳播使得信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)分布相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)很大；也由于多徑傳輸?shù)挠绊?，?huì)使電波的極化方向發(fā)生變化，因此，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)減弱。另外，不同的障礙物對(duì)電波的反射能力也不同。例如：鋼筋水泥建筑物對(duì)超短波的反射能力比磚墻強(qiáng)。我們應(yīng)盡量避免多徑傳輸效應(yīng)的影響。同時(shí)可采取空間分集或極化分集的措施加以對(duì)應(yīng)。 電波的多徑傳播 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 (特別是在城市里 )包含有直射波和許多反射波 ， 反射波的波幅 ， 相位和極性都有所不同 ， 因此即使在較短的距離總信號(hào)也有所波動(dòng) 。 同時(shí)還存在上行鏈路和下行鏈路不對(duì)稱(chēng)情況：上行鏈路 （ 手機(jī)） 有限功率和小型天線(xiàn)；下行鏈路 （ 基站 ） 高功率和高增益天線(xiàn) ， 這些都造成基站天線(xiàn)接收信號(hào)起伏很大 。 改善的方法是分集接收 。 分集接收 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，為避免信號(hào)零點(diǎn)，可同時(shí)考慮兩個(gè)信號(hào)而選其中一個(gè)較高的，從而改善平均的信號(hào)強(qiáng)度，得到分集增益。分集接收分空間分集和極化分集。 常用的分集原理有： 組合選擇： 選擇兩個(gè)信號(hào)中較強(qiáng)的，可達(dá)到 3 等增益合并： 將兩個(gè)信號(hào)相加，利用匹配相位來(lái)優(yōu)化組合，可達(dá)到4 最大信噪比合并： 比較信號(hào)的信噪比，在調(diào)節(jié)波幅的大小，可達(dá)到6 分集原理 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ， 在 每個(gè) 扇區(qū)安裝三條方向性天線(xiàn) ， 天 線(xiàn)間 的分集距離為 12 其 特點(diǎn)為：有良好的分集增益 ， 但 需要較大的空間間隔；需要昂 貴的 支撐結(jié)構(gòu) 。 在 天線(xiàn)后面加雙工器可以減 少天 線(xiàn)的數(shù)目 ， 每個(gè)扇區(qū)只需兩面 天線(xiàn) ， 但天線(xiàn)的分集距離不能減少 。 分集距離 間分集 天線(xiàn)空間分集的安裝 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ， 由于兩個(gè)天線(xiàn)的極化是正交的 ， 所以不需要很大的分集距離 ， 甚至可將兩個(gè)天線(xiàn)安裝在同一個(gè)天線(xiàn)罩內(nèi) ， 大小與一個(gè)天線(xiàn)相同 。 常用的極化分集天線(xiàn)有：水平與垂直極化分集和交叉極化分集（見(jiàn)圖 5）。由于水平與垂直極化分集存在兩大缺點(diǎn)，即發(fā)射天線(xiàn)不能采用水平極化和只有在城市里才有良好分集增益，而交叉極化天線(xiàn)克服了上述缺點(diǎn)，所以交叉極化天線(xiàn)日益成為主流天線(xiàn)。 極化分集的優(yōu)點(diǎn)是：只需 3根交叉極化天線(xiàn)就能代替以往 6有效的減小了發(fā)射基站的體積，以很小的間距安裝任何可能的端口組合（包括三扇區(qū)天線(xiàn)）都能有非常好的隔離度（ >30 極化分集 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 (PR(20m)/λm)GR(Lc(L0( 式中 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)最后一項(xiàng)電波傳播損耗 般電波傳播損耗與傳播途中自然條件有關(guān)如經(jīng)過(guò)樹(shù) 林和土木建筑時(shí)有 10~15過(guò)鋼筋水泥墻時(shí)約有 25~30對(duì)于 800900 常認(rèn)為手機(jī)的接收門(mén)限 實(shí)際接收的信號(hào)應(yīng)高出 10際上，為了保持良好的通信往往按接收功率約 通信方程式 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 (約 60米長(zhǎng)饋線(xiàn)） 手機(jī)接收天線(xiàn)增益 作波長(zhǎng) λ=00上述通信方程變?yōu)椋? 437020m)+0 可得出 : T(20m)+ GT(20m)如果基站采用全向天線(xiàn) 1發(fā)天線(xiàn)距離 R=1000m 帶入上式得 在 1公里距離內(nèi)能保持良好的通信。 覆蓋估算 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，如果發(fā)射天線(xiàn)增益 7=2外 如果在上述計(jì)算中，保持 1是 0 0倍，即 R=10傳播損耗與周?chē)淖匀粭l件密切相關(guān)，在城區(qū)高層建筑高而密集，傳播損耗大、在郊區(qū)農(nóng)村、房屋低而稀疏傳播損耗小，因此即使通信系統(tǒng)的設(shè)置完全相同、由于使用環(huán)境的不同也會(huì)使覆蓋的功率有不同的結(jié)果，從而影響通信效果 所以在選擇基站天線(xiàn)時(shí)，必須根據(jù)應(yīng)用環(huán)境來(lái)選擇不同類(lèi)型、不同規(guī)格的基站天線(xiàn) 覆蓋估算 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ’’ 40m S’ S 18o 由于天線(xiàn)的垂直波束如圖所示，在前面的計(jì)算中，我們所給 于基站天線(xiàn)均架設(shè)于高塔上，這樣為保證處于地面上的接收者有足夠的功率覆蓋，天線(xiàn)就必須傾斜，具體傾斜角度由塔高和用戶(hù)與基站的距離 天線(xiàn)垂直方向圖也可看出，當(dāng)?shù)孛嫔纤幍奈恢谜锰幱诓ㄊ牧阒迭c(diǎn)照射后則出現(xiàn)了塔下黑的現(xiàn)象，解決塔下黑的方法最好是采用零值填充天線(xiàn)，其次通過(guò)使波束下傾也可緩解塔下黑的區(qū)域。 覆蓋估算 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ：話(huà)務(wù)高密集市區(qū)、縣城城鎮(zhèn)地區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)、鐵路或公路沿線(xiàn)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)。 話(huà)務(wù)高密集市區(qū) 根據(jù)天線(xiàn)高度、基站距離，可由下式計(jì)算出天線(xiàn)傾角公式： α＝ h/ (r/2)] （ 式中 α為波束傾角 （ 1）對(duì)話(huà)務(wù)量高密集區(qū)，基站間距離 300算得出 α大約在 10° ～ 19° 之間。采用水平半功率瓣寬 65° 、 +45° 雙極化、 0~13° 電調(diào)天線(xiàn)，再加上機(jī)械可變 0~10°的傾角，可以保證方向圖水平半功率寬度在主瓣下傾 10° ～ 19° 內(nèi)無(wú)變化。經(jīng)使用證明完全可滿(mǎn)足對(duì)高密集市區(qū)覆蓋且不干擾的要求。 基站天線(xiàn)選型原則建議 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ， α大約在 6° ～ 16° 之間 。 可選擇水平半功率瓣寬 65° 、 +45° 雙極化 ， 0~13 ° 電調(diào)天線(xiàn) ， 可以保證主瓣在下傾的 6° ～ 16° 內(nèi)水平半功率寬度無(wú)變化 ， 滿(mǎn)足對(duì)中密話(huà)區(qū)覆蓋且不干擾的要求 。 話(huà) 務(wù)量低密集 區(qū) 基 站間距離可能更大一些 ， α大約在 3° ～ 13° 之間 。 可選擇 +45° 雙極化 ， 內(nèi)置電下傾 3° 的水平半功率瓣寬 65° 定向天線(xiàn) ， 可保證主瓣在下傾的 3° ～ 13° 內(nèi)水平半功率寬度無(wú)變化 ， 可滿(mǎn)足對(duì)低密話(huà)區(qū)覆蓋且不干擾的要求 。 基站天線(xiàn)選型原則建議 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，主要 考慮 覆蓋大的要求，基站 間距 很大，可以選用單極 化， 空間分集，增益較高 的 (175° 定向天線(xiàn) (三扇區(qū) )、或 17 90° 定向 天線(xiàn) (雙扇區(qū)， 如右圖 )。 基站天線(xiàn)選型原則建議 縣城城鎮(zhèn)地區(qū)天線(xiàn)方向示意圖 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 ，主要考慮覆蓋，基站大都為全向站，天線(xiàn)可選高增益全向天線(xiàn)。根據(jù)基站架設(shè)高度，可選擇主波束下傾 3° 、 5° 、 7° 的全向天線(xiàn)。 鐵路或公路沿線(xiàn)及鄉(xiāng)鎮(zhèn) （ 1）雙扇區(qū)型，兩個(gè)區(qū) 180° 劃分，可選擇單極化。 30° 最大增益為 17~18天線(xiàn)背向，最大輻射方向各向高速路的一個(gè)方向。其合成方向圖 為下左圖 ： 基站天線(xiàn)選型原則建議 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 （ 2） 公路雙向天線(xiàn)：沿公路 、 鐵路話(huà)務(wù)量很小 ， 采用全向站的配置 ， 天線(xiàn)可采用全向天線(xiàn)變形的雙向天線(xiàn) ， 它的雙向 30° ， 最大增益為 14其方向圖 為上右圖： （ 3）公路兼鎮(zhèn)區(qū)天線(xiàn)：對(duì)于既要覆蓋鐵路、公路，又要覆蓋鄉(xiāng)鎮(zhèn)的小話(huà)務(wù)量地區(qū)，采用全向站的配置，天線(xiàn)采用 210° 、 13路和路邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的需要。其方 向下圖所示： 基站天線(xiàn)選型原則建議 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 （ 7/8“） 5饋線(xiàn)卡 6走線(xiàn)架 4接地裝置 3接頭密封件 絕緣密封膠帶， 1天線(xiàn)調(diào)節(jié)支架 狀天線(xiàn) 抱桿（ ?50~114 2室外饋線(xiàn) 9室內(nèi)超柔饋線(xiàn) 7饋線(xiàn)過(guò)線(xiàn)窗 基站主設(shè)備 基站天饋系統(tǒng)示意圖 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 、天線(xiàn)調(diào)節(jié)支架 用于調(diào)整天線(xiàn)的俯仰角度，范圍為： 0° ~15 ° ； 2、 室外跳線(xiàn) 用于天線(xiàn)與 7/8〞 主饋線(xiàn)之間的連接。常用的跳線(xiàn)采用 1/2 〞 饋線(xiàn)，長(zhǎng)度一般為 3米。 3 、接頭密封件 用于室外跳線(xiàn)兩端接頭（與天線(xiàn)和主饋線(xiàn)相接）的密封。常用的材料有絕緣防水膠帶（ 3 。 4 、接地裝置（ 7/8〞 饋線(xiàn)接地件 ） 主要是用來(lái)防雷和泄流，安裝時(shí)與主饋線(xiàn)的外導(dǎo)體直接連接在一起。一般每根饋線(xiàn)裝三套，分別裝在饋線(xiàn)的上、中、下部位， 接地點(diǎn)方向必須順著電流方向。 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 、 7/8〞 饋線(xiàn)卡子 用于固定主饋線(xiàn)，在垂直方向，每間隔 1。 5米裝一個(gè)，水平方向每間隔 1米安裝一個(gè)（在室內(nèi)的主饋線(xiàn)部分，不需要安裝卡子，一般用尼龍白扎帶捆扎固定）。 常用的 7/8〞 卡子有兩種；雙聯(lián)和三聯(lián)。 7/8〞 雙聯(lián)卡子可固定兩根饋線(xiàn)；三聯(lián)卡子可固定三根饋線(xiàn)。 6、走線(xiàn)架 用于布放主饋線(xiàn)、傳輸線(xiàn)、電源線(xiàn)及安裝饋線(xiàn)卡子。 7、饋線(xiàn)過(guò)窗器 主要用來(lái)穿過(guò)各類(lèi)線(xiàn)纜，并可用來(lái)防止雨水、鳥(niǎo)類(lèi)、鼠類(lèi)及灰塵的進(jìn)入。 8、防雷保護(hù)器（避雷器） 主要用來(lái)防雷和泄流，裝在主饋線(xiàn)與室內(nèi)超柔跳線(xiàn)之間，其接地線(xiàn)穿過(guò)過(guò)線(xiàn)窗引出室外，與塔體相連或直接接入地網(wǎng)。 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 、室內(nèi)超柔跳線(xiàn) 用于主饋線(xiàn)（經(jīng)避雷器）與基站主設(shè)備之間的連接，常用的跳線(xiàn)采用 1/2〞 超柔饋線(xiàn)，長(zhǎng)度一般為 2~3米。 由于各公司基站主設(shè)備的接口及接口位置有所不同，因此室內(nèi)超柔跳線(xiàn)與主設(shè)備連接的接頭規(guī)格亦有所不同，常用的接頭有 7/16 直頭、亦有彎頭。 10、尼龍黑扎帶 主要有兩個(gè)作用： （ 1）安裝主饋線(xiàn)時(shí)，臨時(shí)捆扎固定主饋線(xiàn)，待饋線(xiàn)卡子裝好后，再將尼龍?jiān)鷰Ъ魯嗳サ簟? （ 2）在主饋線(xiàn)的拐彎處，由于不便使用饋線(xiàn)卡子，故用尼龍?jiān)鷰Ч潭?。室外跳線(xiàn)亦用尼龍黑扎帶捆扎固定。 11、尼龍白扎帶 用于捆扎固定室內(nèi)部分的主饋線(xiàn)及室內(nèi)超柔跳線(xiàn)。 華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 《 基站天線(xiàn)基本原理 》