天线培训教材湖州.ppt

天线的作用：天线能将传输线中的高频电磁能转换成为自由空间的电磁波，或反之将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电磁能。,1、天线原理简介,1、天线原理简介,1、天线原理简介,顶视,一个单一的对称振子具有“面包圈”形的方向图,侧视,1、天线原理简介,对称振子组阵能够控制辐射能构成“扁平的面包圈”,1、天线原理简介,反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线,“全向阵”例如在接收机中为4mW功率,(顶视),天线,2、天线性能介绍,常见天线分类：按频段：GSM900、GSM1800，GSM900/1800按分集接收方式：空间分集、极化分集按极化方式：水平极化、垂直极化、45交叉极化按方向图：全向天线、定向天线等按下倾方式：无下倾、固定下倾、机械下倾、电下倾按功能：发射、接收、收发共用等,2、天线性能介绍,天线的主要性能指标：工作频段：增益输入阻抗驻波比VSWR极化方式水平波瓣3dB宽度垂直波瓣3dB宽度前后比下倾角方式功率容量三阶互调等,2、天线性能介绍,工作频段无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减小，据此可定义天线的频率带宽。有几种不同的定义：一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度；一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。在移动通信系统中是按后一种定义的，具体的说，就是当天线的输入驻波比1.5时，天线的工作带宽。,2、天线性能介绍,增益,一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射,一个各向同性的辐射器,在所有方向具有相同的辐射,2.17dB,对称振子相对于点信号源的增益为2.17dB,一个天线与对称振子相比较的增益用“dBd”表示一个天线与各向同性辐射器相比较的增益用“dBi”表示例如:3dBd=5.17dBi,2、天线性能介绍,输入阻抗：天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。当天线阻抗与馈线阻抗相匹配时，进入馈线得功率将全部从天线口发出，由于馈线的阻抗基本均为50欧姆，故通常天线的阻抗也要求是50欧姆。,2、天线性能介绍,驻波比VSWR当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载吸收，馈线上只有入射波，没有反射波。馈线上传输的是行波，馈线上各处的电压幅度相等，馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时，负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。,驻波比VSWR在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。两者叠加，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减为最小，形成波节。其它各点的振幅则介于波幅与波节之间。这种合成波称为驻波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系数。反射波幅度（。）反射系数入射波幅度（。）驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比(VSWR)驻波波腹电压幅度最大值max（1+）驻波系数驻波波节电压辐度最小值min（1-）终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系数越小，驻波系数越接近于，匹配也就越好,2、天线性能介绍,2、天线性能介绍,极化方式天线的极化方向就是天线辐射的电磁场的电场方向,垂直极化,水平极化,+45度倾斜的极化,-45度倾斜的极化,2、天线性能介绍,波瓣宽度在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。,前后比方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。它大，天线定向接收性能就好。,2、天线性能介绍,下倾方式,2、天线性能介绍,无下倾角,机械下倾,电下倾,下倾方式,2、天线性能介绍,主要的天线厂家：凯瑟林安德鲁海天登达,2、天线性能介绍,常用天线类型介绍：,2、天线性能介绍,常用天线类型介绍：,2、天线性能介绍,常用天线类型介绍：,2、天线性能介绍,常用天线类型介绍：,2、天线性能介绍,3、天馈的使用,3.1天线高度的设计市区：3540米，站距1公里以内；郊区平原：5075米；山区：尽量使覆盖范围在基站可视范围内，并尽量避免在山顶设站；,3、天馈的使用,3.2天线方位角和位置的设计使主瓣方向对准主服务区域；近距离内避免建筑物阻挡；离塔体或金属反射物1米以上；收发天线方位角一致；,3、天馈的使用,3.3天线下倾角的设计天线下倾角的预设主要利用几何光学的原理来估计，在实际应用中一般取下图中D点位置为覆盖边界。,3、天馈的使用,H,HPBW,ABCD,3.4天线类型的选取市区基站：双极化天线，60度（或更小）半功率角，有内置电倾角；郊区基站：垂直极化，宽波瓣，无内置倾角，采用空间分极；低话务郊区：全向天线；室内分布系统：吸顶天线、分布电缆特殊场合：隧道、桥梁采用窄波瓣天线等,3、天馈的使用,3.5天线隔离要求单极化天线收发天线间需有垂直间隔；单极化天线发天线水平间隔3米；单极化天线收天线水平间隔1米；,3、天馈的使用,3.6房顶安装特别要求如果天线位于房顶，一般应给天线的垂直半功率角留20度的安全角度。,3、天馈的使用,3.7馈线的损耗情况为降低馈线的损耗，应使机房尽量靠近天线位置。如果采用7/8英寸的馈线,在900M系统中馈线长度应当控制在75米以内,1800M应在50米以内,3、天馈的使用,3.8链路损耗计算公式,3、天馈的使用,PT(dB)=PR(dB)+20log4R(m)/min(m)-GT(dBi)-GR(dBi)+Lc(dB)+L0(dB),PT为基站发射功率，PR为手机接收电平，R为离基站的距离，GT为天线增益，GR为手