移动通信基站天线的设计与生产.pdf

移动通信基站天线移动通信基站天线 设计与生产设计与生产 2011 4 26 内容概要内容概要 天线产品及应用天线产品及应用天线产品及应用天线产品及应用 天线理论和主要性能指标天线理论和主要性能指标天线理论和主要性能指标天线理论和主要性能指标 天线设计和生产天线设计和生产天线设计和生产天线设计和生产 1 1 2 2 3 3 4 4 问题与讨论问题与讨论问题与讨论问题与讨论 天线的关键指标 天线阵列基础 3 增益的提高需通过增加阵单元的数量来 实现 振单元的间距通常在0 9 1l之间 典型 值是0 92 l 等幅度分配可获得最大的天线增益 但 同时旁瓣较大 要获得好的上旁瓣抑制需采用不同的幅 度和相位分布 0 9 1 l 45 Feed network 馈电网络 45 Feed network 馈电网络 Radiating element 辐射单元 Element spacing 单元间距 天线关键指标 水平面半功率波束宽度 Horizontal Beam 4 天线关键指标 增益与垂直波束宽度的 关系 Gain and Vertical Beam 5 12dBi16dBi18dBi 21dBi 天线关键指标 机械下倾 Mechanical Downtilt 6 波束下波束下倾倾 倾斜角仅仅是对波束垂直平面而定义的 和水平平面无关 波束下倾对网络优化非常重要 对网络的覆盖 容量 相互干扰和频谱利用率都有很 大的影响 机械下机械下倾倾 是利用天线系统的硬件结构调整安装螺母使天线不再垂直安装 而是下倾指向地面 这种天线下倾角的改变会导致小区覆盖形状变形并且可能发生无法预计的反射 天线的关键指标 电下倾 Electrical Downtilt 7 电下倾电下倾是利用相控阵天线原理 采用赋形波束技术 调整天线各单元的相位 使综合后的天线波形近似于余割平方函数而产生下倾的效果 这种天线下倾角的 调试天线的安装是垂直的 但天线的波束是指向地面的 不会造成覆盖区域的变 形 Netop 同时提供手动和遥控电调天线 手动电调是通过天线端盖上的拉杆来实现 遥控电调满足AISG 1 1 和2 0 通过PCU OMT OMC等来实现 0 0 90 90 3 3 1010 0 0 6 6 8 8 10 10 90 90 天线的关键指标 前后比 Front to Back Ratio 8 天线前后比天线前后比可以有多种定义方式 同一款天 线对于不同的定义方式也会得出不同的结果 这通常会导致人们的误解 有些厂家的前后比是定义在180 方向上的同 极化前后比 这种标称方式仅仅给出了同极化 信号在0 和180 上的差值 这种标称方式给 出的结果看起来比较让人满意 但并不能真正 的表示出在实际应用中的信号干扰大小 60 天线的关键指标 全功率前后比 Total Power Front to Back Ratio 9 Netop采用的是与瑞典SAAB测试实验室相 同的定义规则 即主极化最大电平值与背 向 180 30 范围内主极化和交叉极 化中最大值的 差值 天线的关键指标 前后比 Front to Back Ratio 10 一些厂家把前后比标称为在0度和180度上的差值 在在180度上定度上定义义的前后比的前后比值值一一 般比在般比在 180 30 范围内 的值要好 天线的关键指标 前后比 Front to Back Ratio 11 在 180 30 范围内的定义前后比的例子 全功率前后比 和Netop标称方式一样 天线的关键指标 前后比 Front to Back Ratio 12 其他一些厂家在前后比的标称值上没有任何说明 天线的关键指标 上旁瓣抑制 Upper Side Lobe Suppression 13 1st US 主瓣主瓣 第一上旁瓣第一上旁瓣 天线所发出的信号波束包含一个主瓣 Main Lobe 和若干旁瓣 Sidelobe 当天线以一定下倾角 Down Tilt 使用时 会使上旁瓣中的第一旁瓣 1st Upper Sidelobe 为水平位 置 如果此旁瓣电平 15dB和没有足够的抑制 就会对邻近区域的复盖有比较大的干扰影响 为了减少对邻近区域的影响 基站天线都具有第一上旁瓣抑制的能力 1st Upper Sidelobe Suppression USS 但是天线的增益会有所降低 因为波束赋形的同时会导致主瓣变宽 主要的测试指标 PIM 当信号通过一个非线性设备当信号通过一个非线性设备 由于非线性由于非线性 导致输出信号失真导致输出信号失真 对这些失真信号对这些失真信号 我我 们称为互调信号们称为互调信号 IM 如果非线性设备为无如果非线性设备为无 源器件源器件 则所产生的互调为无源互调则所产生的互调为无源互调 PIM 互调产物对发射通路互调产物对发射通路Tx没有影响没有影响 它影响它影响 的是接收通路的是接收通路Rx 现代通讯系统中现代通讯系统中 GSM CDMA 3G 影响最影响最 大的是大的是3阶互调阶互调 IM3 它是互调产物中功率它是互调产物中功率 最高且最容易覆盖最高且最容易覆盖Rx信号的信号的 14 19605f2 4f1 16905f1 4f2 九阶 19304f2 3f1 17204f1 3f2 七阶 19003f2 2f1 17503f1 2f2 五阶 18702f2 f1 17802f1 f2 三阶 1840f2 1810f1 主要的测试指标 PIM 无源互调 PIM Netop的每根天线都要经过互调测试的每根天线都要经过互调测试 测试结果用序列号编号输出测试结果用序列号编号输出 测试设备测试设备 Rosenberger IM 1822 DCS TD SCDMA UMTS Power Amplifier IM FI 800 RT IM FI 900 RT IM FI 1800 RT IM FI 1900 RT IM FI 2000 RT 15 主要的测试指标 VSWR ISOLATION 驻波比 VSWR 这是一个很重要的系统指标这是一个很重要的系统指标 和反和反 射功率相关射功率相关 它也是验证天线产品它也是验证天线产品 的质量的一个很重要的参数的质量的一个很重要的参数 焊点焊点 不合格不合格 开路或者短路问题都可以开路或者短路问题都可以 通过这个指标得到验证通过这个指标得到验证 隔离度 Isolation 隔离也是一个很重要的反应系统散隔离也是一个很重要的反应系统散 射性能的参数射性能的参数 错误的幅相分布会错误的幅相分布会 导致天线的隔离很差导致天线的隔离很差 Netop的每一根天线都要经过的每一根天线都要经过 VSWR和隔离的测试和隔离的测试 16 主要的测试指标 辐射方向图 辐射方向图 Radiation Pattern 辐射方向图测试包括很多很重要辐射方向图测试包括很多很重要 的参数的参数 例如增益例如增益 波束宽度波束宽度 前后比前后比 旁瓣抑制旁瓣抑制 交叉极化鉴交叉极化鉴 别率别率 Netop拥有两套自动测试设备拥有两套自动测试设备 天线的生产过程中天线的生产过程中 质量控制部质量控制部 门会抽取天线样品进行测试门会抽取天线样品进行测试 天天 线的方向图数据就是来源于这些线的方向图数据就是来源于这些 样品样品 17 天线产品及应用天线产品及应用天线产品及应用天线产品及应用 天线理论和主要性能指标天线理论和主要性能指标天线理论和主要性能指标天线理论和主要性能指标 天线设计和生产天线设计和生产天线设计和生产天线设计和生产 1 1 2 2 3 3 4 4 内容概要内容概要 问题与讨论问题与讨论问题与讨论问题与讨论 室外天线产品 Variety Electric Tilt Tri band GPS 室内美化天线 室外美化天线 低频段GSM CDMA天线 低频段天线的路测 Lahore City Pakistan 高频 1710 2170MHz UMTS天线 越南河内 RADA实验室的测试 越南河内RADA实验室的测试 另一天线供应商Kathrein的测试数据 越南河内RADA实验室的测试 网拓 Netop 的测试数据 高频段天线 使用报告 高增益天线 技术规范 高增益天线 测试报告 高增益天线 应用实例 菲律宾 高增益天线 应用实例 越南 Haiphong Phu Long 站站 换天线之前换天线之前 换换Netop天线天线 MCPA TMA之后之后 备注备注 信号覆盖距离由原先的信号覆盖距离由原先的7km增加到增加到42 6km 多频天线的设计 性能规范对比 三频天线三频天线 生产商生产商K 800 10292 生产商生产商R APX14GV 15DWV 15DWVBR C A20 生产商生产商A TBXLHA 6565C VTM Netop 0809 0809 18 21 65 17 17 17 5 18DV8 F 宽波束天线 高层建筑覆盖 30 deg 多种垂直波束宽度 65 度33度垂直面波束宽度 可调电上倾角 宽波束天线 高层建筑覆盖 集束天线 罗森伯格 网拓公司可提供集束天线设计方案 集束 天线可以将三扇区的天线集成在一个直径很小的外 罩里 非常美观 集束天线的外罩可以伪装成是高射灯 水塔 房顶 排气管等 各种伪装方案已经成功地用于多个城 市 很好地解决了普通基站对环境的视觉干扰 集束天线的应用 提供了更多的可选站址 使得基 站站址更容易获得批准 从而降低了基站寻址的成 本 集束天线 集束天线的安装 多天线系统多天线系统 集成了六面天线 分装在两层 集成了两面微波天线 每个天线配装TMA 集束天线 巴基斯坦实例 LTE 天线1700 2700 MHz 1GHz带宽 LTE 天线 室内天线 天线产品及应用天线产品及应用天线产品及应用天线产品及应用 天线理论和主要性能指标天线理论和主要性能指标天线理论和主要性能指标天线理论和主要性能指标 天线设计和生产天线设计和生产天线设计和生产天线设计和生产 1 1 2 2 3 3 4 4 内容概要内容概要 问题与讨论问题与讨论问题与讨论问题与讨论 天线设计与生产 概述 上海青浦研发生产基地上海青浦研发生产基地 美国研发中心 天线设计 拥有超过拥有超过30位专业天线工程师的研发位专业天线工程师的研发 设计团队设计团队 技术领先技术领先 持续产品改进持续产品改进 致力成为客户应用领域的专家致力成为客户应用领域的专家 关注客户关注客户 与客户共同工作与客户共同工作 帮助客帮助客 户实现目标户实现目标 天线设计 概述 先进的射频仿真软件先进的射频仿真软件 专业的专业的2D 3D机械设计软件机械设计软件 67GHz射频网络分析仪射频网络分析仪 频谱分析仪频谱分析仪 高精度的高精度的PIM测试仪测试仪 信号发生器信号发生器 噪声分析仪噪声分析仪 功率计功率计 逻辑分析仪逻辑分析仪 天线设计 概述 研发专用数控机床研发专用数控机床 钻铣一体钻铣一体 注塑机注塑机 高精度刻板机高精度刻板机 专业的射频实验室和环境试验室专业的射频实验室和环境试验室 无回波测试暗室无回波测试暗室 两个远场测试场两个远场测试场 用于测试方向图用于测试方向图 和数据处理和数据处理 熟练的调试和测试工艺熟练的调试和测试工艺 天线设计 概述 温度循环试验温度循环试验 振动和冲击试验振动和冲击试验 盐雾试验盐雾试验 防水试验防水试验 雷击试验雷击试验 功率容量试验功率容量试验 老化试验老化试验 跌落试验跌落试验 测试能力测试能力 天线设计 超宽频带高增益的辐射振子的设计超宽频带高增益的辐射振子的设计 为不同的应用环境设计不用的辐射振为不同的应用环境设计不用的辐射振 子子 层叠的容性馈电的铝制贴片单元层叠的容性馈电的铝制贴片单元 针针 对单频低频段应用对单频低频段应用 压铸基座压铸基座 电路辐射单元电路辐射单元 针对单频针对单频 高频的应用高频的应用 表面镀锡铸铝振子可以同时满足高频表面镀锡铸铝振子可以同时满足高频 段和低频段的要求段和低频段的要求 既可以用于设计既可以用于设计 多频天线多频天线 也可以用于设计单频天也可以用于设计单频天 线线 铸铝振子铸铝振子 铸铝振子 表面镀锡 利于焊接和防腐 容性馈电 与反射板隔离 天线设计 馈电网络馈电网络 先进的混合馈电网络 创造性的将微带线 印刷电路板 同轴 电缆组合应用于不同 的天线网络 以获得 最好的方向图特性 最小的传输损耗和最 小的交差耦合 超低损耗同轴电缆 PCB馈电网络 用于 高增益天线的设计 只使用 Habia 同轴电缆 高质量低PPIM印刷电路板 电线全部有防护涂层 天线设计 天线设计 移相器 优势优势 一体化设计 移相器的定位 以及独立控制的特性 可以 提供了灵活的设计方案 交叉耦合小 更易实现优良 的方向图特性 功率分配器和移相器相互独 立 使得相位和幅度控制更 为容易 从而获得良好的方 向图特性 减少了传输线的总长度 降 低成本并减少传输损耗 天线设计 移相器 空气微带线设计大大降低传输损耗 Rosenberger Netop已申请专利 基于空气传输线的设计 提供了真正的空 气时延 从而在很宽的频段内特性阻抗变 化很小 获得了宽带性能 简单的结构设计 提高了产品的可靠性和 一致性 利于大规模生产 可靠的非接触耦合设计 最大程度降低了 加工失效率 并保证了优越