天线基本知识及应用

1、天线基本知识及应用-天馈系统知识问答一、通信天线原理及作用是什么？答：通信天线作为通信不可缺少的重要部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时，把高频电流换为电磁波；接收时，把电磁波转换为高频电流。二、天线有多少种类？答：通信天线品种繁多，主要有下列几种分类方式：按用途可分为基地台天线（base station antenna）和移动台天线（mobile portable antennas）。按工作频率可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波；按其方向性可划分为全向和定向天线；按其结构性可划分为线天线和面天线。三、选择通信天线？答：天线作为通信系统的重要组成部分，其信能的好坏直接影响通

2、信系统的指针，用户在选择天线时必须首先注重其性能。具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能，选择天线类型的意义是；所选择天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电性能的意义是；选择使用天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指针是否符合系统设计要求。因此，用户在选择天线时最好向厂家联系咨询。目前，用户选择天线产品的范围比较宽。有进口天线和国产天线。进口天线与国产天线在VHF、UHF频段电报性能接近。进口天线工艺水平要高于国产天线。但价格昂贵，且交货期长，维修不便。因此，用户可以根据自己情况选择进口天线或国产天线。四、什么是天线的增益？答：增益是天线主要指针之一，它是

3、方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播速度就越远，一般地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。五、什么是电压驻波比？答：天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波。其相邻电压最大值和最小值就是电压驻波比。它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比与功率关系如下表。本公司产品符合国家标准，在工作范围内，天线端口的电压驻波比小于1.5,在工作频点的电压驻波比小于1.2，电压驻波比过大，将缩短天线距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放部分

4、，影响通信系统正常工作。电压驻波比 10 11 12 15 20 30反射功率% 0 02 08 40 111 250传输功率% 100 998 992 96 889 750六、什么是天线的方向性？答：天线对于空间不同的方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。另外，我们可以采用一些技术使全向天线略带方向性，根据使用现场地形的需要使方向图成为椭圆形、扇形、心形等，这样使天线的应用就更加灵活、效率更加提高，定向天

5、线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。七、理解天线的工作频带宽度？答：天线的电参数一般都与工作频率有关，保证电参数指针容许的频率变化范围，即是天线的工作频带动宽度。对于天线常采有阻抗特性，即电压驻波比小于规定值下的频率连续段为天线的工作带宽。一般全向天线的工作带宽能达到工作频率范围的5-10%，定向天线的工作带宽达到工作频率的3-5%。通常，全向天线工作频率范围大，适用于多点通信系统共享，定向天线干扰能力强，相对增益高，适用于单频点通信系统使用。1 / 53八、理解天线的传输损耗？答：移动通信系统常使用特

6、性阻抗50的同轴电缆作为馈线，为了有效的反电波传输到天线端口，应尽量减小馈线的传输损耗，传输损耗取决于电缆的直径和长度，同一频率下电缆直径越大，损耗越小，电缆越长损耗越大，原则上，要求电缆的传输损耗不宜超过3分贝。下表列出常用电缆的衰减值（Db/m），用户可根据自己的情况，合理选择电缆型号及长度频率型号 150MHZ 400MHZ 900MHZSYV-50-7 0.121 0.203 0.295CTC-50-7 0.060 0.100 0.165CTC-50-8 0.050 0.085 0.135CTC-50-12 0.040. 0.060 0.105进口10D-FB 0.0040 0.070

7、 0.110九、如何选择天线安装地点？答：由于地形和环境地的影响，天线接收至的电磁波是有效直射波与反射绕射波及散射波的叠加，其结果决定了接收点处的场强幅度和相位，并直接影响天线的应用效果。因此，选择天线架设位置应注意以下几个方面。（1）天线的发射或接收方向应避开障碍物（楼房、铁塔、桥梁）；（2）天线架设地点应尽量远离干扰源（高压线、航线、铁塔、公路等）；（3）天线应尽量架设在附近的置高点；（4）如有几付天线同在一个铁塔上工作，应特别注意它们之间左右和上下的间距，以防相互耦合影响系统性能。十、天线系统应如何安装？答：首先将天线、馈线和配套零件部件按产品说明的要求组装好，然后在天线的支撑位置，用卡

8、具固定于塔杆的天线支架上，并使天线与塔杆的平行间距大于使用波长，减少塔杆对天线性能的影响。大天线端口处，将馈电线用连接器（或称电缆头）与天线接好，弯一个直径约五十倍馈线直径的圆环固定于天线支架上，避免连接器部位直接受力而断线或损坏。十一、天馈系统如何防水和雷电干扰？答：天线和馈线本身都有很好的防水、防腐蚀性能，我们所指的主要是天馈系统室外连接部位的防水和防潮湿。天线和馈电线主要是靠连接器连接，采用。另外，在馈线进入室内处弯一个反水弯，可避免雨水沿馈电线进入室内设备。天线一般都架设在室外较高的位置，有交待防止雷电干扰和破坏，才能确保通信系统的安全工作。因此，地面设施（如铁塔、建筑物等）应有良好的

9、接地措施，接地电阻不在于4天线应架设在塔顶避雷针的有效避雷范围内，即避雷针顶部下方45°角覆面内。通信天线一般都设计成外壳直接接地型，但为防止雷电、强电感应或天气变化引起的脉冲放电对通信的冲击，还应在馈电线上串接避雷装置，使通信系统更安全的工作，我公司研制生产的LP系列串接型避雷器国内老式产品的更新换代品，已广泛用于各种天馈系统中。十二、如何检测天馈系统？答：天馈系统架设好后，应由专业技术人员使用检测仪器进行检测。通常可在发射机和天馈系统之间串接通过式功率针，检验设备发射功率和反射功率的大小判断系统工作是正常。十三、天馈系统有哪些典型故障？答：天馈系统常见故障有(1) 天线的性能、参

10、数不能满足使用要求；(2) 接头密封为严，使水汽进入馈线，影响信号发射；(3) 架设位置不合理，如太靠近干扰源等；(4) 发射机功率超过天线额定功率，使天线过载或烧毁；(5) 遭受外物撞击，改变了天线原有结构和性能参数；(6) 电缆头焊接不牢固，信号时有时无；(7) 天线波束指向偏离，天线立杆或支架偏位等。十四、如何排除上述故障？答：如遇到上述故障，可采取如下方法处理：（1）更换天线；（2）更换电缆，并严格按操作要求用防水或自粘防水胶把接头处密封好；（3）远干扰源，天线与架设天线的塔杆相距大于使用波长；（4）更换额定功率大的天线；（5）送回厂家修理；（6）重新更换电缆头，仔细焊拉防止虚焊；（7

11、）调整天线指向，修复支架，重新紧固。十五、雨雷天气通信效果不佳是否是天线问题？答：电磁波在不现媒质传播其损耗也有不同。一般来说雨雷天气的散射损耗和吸收衰减，因此，会影响接收电平，使通信区域变小、效果变差。随着天转好，通信恢复正常，则说明天线系统无问题，但如果天气晴朗后，通信效果仍不好，则应由专业人员检查该系统是否存在故障。天线基本知识及应用转帖天线基本知识及应用移动通信系统是有线与无线的综合体，它是移动网络在其覆盖范围内，通过空中接口（无线）将移动台与基站联系起来，并进而与移动交换机相联系（有线）的复合体。而在移动通信系统中，空间无线信号的发射和接受都是依靠移动天线来实现的。因此，天线对于移动

12、通信网络来说，举着举足轻重的作用，如果天线的选择（类型、位置）不好，或者天线的参数设置不当，都会直接影响整个移动通信网络的运行质量。尤其在基站数量多，站距小，载频数量多的高话务量地区，天线选择及参数设置是否合适，对移动通信网络的干扰，覆盖率接通率及全网服务质量都有很大影响。不同的地理环境，不同服务要求需要选用不同类型，不同规格的天线。天线调整在移动通信网络优化工作中有很大的作用。为了帮助大家对天线的知识有一定的了解以及在移动通信系统中的应用，推出“天线基本知识及应用”技术讲座。本讲座由网友张守国撰写提供，在此表示衷心的感谢！    第一讲 天线的基础知识  

13、60;表征天线性能的主要参数有方向图，增益，输入阻抗，驻波比，极化方式等。1.1 天线的输入阻抗 天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。随频率的变化比较平缓。天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个纯出于习惯。在我们日常维护中，用的较多的是驻波比和回波损耗。一般移动通信天线的输入阻抗为50。驻波比：它是

14、行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1.5，但实际应用中VSWR应小于1.2。过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大，影响基站的服务性能。回波损耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。回波损耗的值在0dB的到无穷大之间，回波损耗越小表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。0表示全反射，无穷大表示完全匹配。在移动通信系统中，一般要求回波损耗大于14dB。1.2 天线的极化方式 所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。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

15、场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。 因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。另外，随着新技术的发展，最近又出现了一种双极化天线。就其设计思路而言，一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因此目前大部分采用的是±45°极化方式。双极化天线组合了+45°和-45°两副极化

16、方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天线数量；同时由于±45°为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果。（其极化分集增益约为5dB，比单极化天线提高约2dB。）1.3 天线的增益 天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。 一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程，增加天线的增

17、益能同时减少双向系统增益预算余量。另外，表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。一般地，GSM定向基站的天线增益为18dBi，全向的为11dBi。1.4 天线的波瓣宽度 波瓣宽度是定向天线常用的一个很重要的参数，它是指天线的辐射图中低于峰值3dB处所成夹角的宽度（天线的辐射图是度量天线各个方向收发信号能力的一个指标，通常以图形方式表示为功率强度与夹角的关系）。 天线垂直的波瓣宽度一般与该天线所对应方向上的覆盖半径有关。因此，在一定范围内通过对天线

18、垂直度（俯仰角）的调节，可以达到改善小区覆盖质量的目的，这也是我们在网络优化中经常采用的一种手段。主要涉及两个方面水平波瓣宽度和垂直平面波瓣宽度。水平平面的半功率角（HPlane Half Power beamwidth）:(45°,60°,90°等)定义了天线水平平面的波束宽度。角度越大,在扇区交界处的覆盖越好，但当提高天线倾角时，也越容易发生波束畸变,形成越区覆盖。角度越小，在扇区交界处覆盖越差。提高天线倾角可以在移动程度上改善扇区交界处的覆盖，而且相对而言，不容易产生对其他小区的越区覆盖。在市中心基站由于站距小，天线倾角大，应当采用水平平面的半功率角小的天线

19、，郊区选用水平平面的半功率角大的天线；垂直平面的半功率角（VPlane Half Power beamwidth）:（48°, 33°,15°,8°）定义了天线垂直平面的波束宽度。垂直平面的半功率角越小，偏离主波束方向时信号衰减越快，在越容易通过调整天线倾角准确控制覆盖范围。1.5 前后比(Front-Back Ratio) （未要求内容） 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。 案例 常见天线参数设置 电性能(Band 1) 技术参

20、数 性能指标 增益Gain 16dBi 频率范围Frequency Range 870 - 960 MHz 双极化Polarisation Dual Slant ± 45° 端口隔离度Isolation between ports 330 dB 水平平面-3dB 功率角 Horizontal Plane -3dB Power Beamwidth  65° 垂直平面-3dB 功率角Vertical Plane -3dB Power Beamwidth 8° 水平面-10dB Power BeamwidthHorizontal Plane

21、 -10dB Power Beamwidth  125° 阻抗Impedance 50 Ohm  回波损耗Return Loss 870-960 MHz 316 dB  前后比Front to Back Ratio 325 dB  端口最大输入功率Max Input Power per port 150 W  Electrical Downtilt 1 to 10° Downtilt Setting Accuracy ± 0.5° 电性能(Band 2)

22、增益Gain 16dBi 频率范围Frequency Range 1710-1880 MHz  双极化Polarisation Dual Slant ± 45° 端口隔离度Isolation between ports 330 dB  水平平面-3dB 功率角 Horizontal Plane -3dB Power Beamwidth  65° 垂直平面-3dB 功率角Vertical Plane -3dB Power Beamwidth 8° 水平面-10dB Power BeamwidthH

23、orizontal Plane -10dB Power Beamwidth  120° 阻抗Impedance 50 Ohm  回波损耗Return Loss 870-960 MHz 314 dB  前后比Front to Back Ratio 325 dB  端口最大输入功率Max Input Power per port 125 W  电调下倾角度Electrical Downtilt 1 to 10° 电调下倾角度精确度Downtilt Setting Accuracy

24、 ± 0.5° 电性能(一般) 连接器类型Connectors Type 7/16 DIN, N optional  机械性能 高度Height 2258 mm  宽度Width 400 mm  深度Depth 139 mm  额定风速度Rated Wind Speed 200 km/hr  Thrust at Wind Speed of 160 km/hr kgf 175  重量(除安装机架)Weight(excluding mounting brack

25、ets)  TBOutline Drawing No MK105kg  第二讲 天线的分类与选择   移动通信天线的技术发展很快，最初中国主要使用普通的定向和全向型移动天线，后来普遍使用机械天线，现在一些省市的移动网已经开始使用电调天线和双极化移动天线。由于目前移动通信系统中使用的各种天线的使用频率，增益和前后比等指标差别不大，都符合网络指标要求，我们将重点从移动天线下倾角度改变对天线方向图及无线网络的影响方面，对上述几种天线进行分析比较。2.1 全向天线 全向天线，即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，

26、在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，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，覆盖范围大。 2.2 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，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。 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

27、明显变化的定向型天线。一般在市区选择水平波束宽度B为65°的天线，在郊区可选择水平波束宽度B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则是最为经济的。2.3 机械天线 所谓机械天线，即指使用机械调整下倾角度的移动天线。 机械天线与地面垂直安装好以后，如果因网络优化的要求，需要调整天线背面支架的位置改变天线的倾角来实现。在调整过程中，虽然天线主瓣方向的覆盖距离明显变化，但天线垂直分量和水平分量的幅值不变，所以天线方向图容易变形。 实践证明：机械天线的最佳下倾角度为1°5°

28、；当下倾角度在5°10°变化时，其天线方向图稍有变形但变化不大；当下倾角度在10°-15°变化时，其天线方向图变化较大；当机械天线下倾15°后，天线方向图形状改变很大，从没有下倾时的鸭梨形变为纺锤形，这时虽然主瓣方向覆盖距离明显缩短，但是整个天线方向图不是都在本基站扇区内，在相邻基站扇区内也会收到该基站的信号，从而造成严重的系统内干扰。 另外，在日常维护中，如果要调整机械天线下倾角度，整个系统要关机，不能在调整天线倾角的同时进行监测；机械天线调整天线下倾角度非常麻烦，一般需要维护人员爬到天线安放处进行调整；机械天线的下倾角度是通过计算机模拟分析

29、软件计算的理论值，同实际最佳下倾角度有一定的偏差；机械天线调整倾角的步进度数为1°，三阶互调指标为-120dBc。2.4 电调天线（未要求内容） 所谓电调天线，即指使用电子调整下倾角度的移动天线。 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性图下倾。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，同时又使整个方向性图在服务小区扇区内减小覆盖面积但又不产生干扰。实践证明，电调天线下倾角度在1°-5°变化时，其天线方向图与机械天线的大致相

30、同；当下倾角度在5°-10°变化时，其天线方向图较机械天线的稍有改善；当下倾角度在10°-15°变化时，其天线方向图较机械天线的变化较大；当机械天线下倾15°后，其天线方向图较机械天线的明显不同，这时天线方向图形状改变不大，主瓣方向覆盖距离明显缩短，整个天线方向图都在本基站扇区内，增加下倾角度，可以使扇区覆盖面积缩小，但不产生干扰，这样的方向图是我们需要的，因此采用电调天线能够降低呼损，减小干扰。 另外，电调天线允许系统在不停机的情况下对垂直方向性图下倾角进行调整，实时监测调整的效果，调整倾角的步进精度也较高（为0.1°），因此可以对

31、网络实现精细调整；电调天线的三阶互调指标为-150dBc，较机械天线相差30dBc，有利于消除邻频干扰和杂散干扰。2.5 双极化天线（未要求内容） 双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量；一般GSM数字移动通信网的定向基站（三扇区）要使用9根天线，每个扇形使用3根天线（空间分集，一发两收），如果使用双极化天线，每个扇形只需要1根天线；同时由于在双极化天线中，±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离

32、度满足互调对天线间隔离度的要求（30dB），因此双极化天线之间的空间间隔仅需20-30cm；另外，双极化天线具有电调天线的优点，在移动通信网中使用双极化天线同电调天线一样，可以降低呼损，减小干扰，提高全网的服务质量。如果使用双极化天线，由于双极化天线对架设安装要求不高，不需要征地建塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可，从而节省基建投资，同时使基站布局更加合理，基站站址的选定更加容易。 对于天线的选择，我们应根据自己移动网的覆盖，话务量，干扰和网络服务质量等实际情况，选择适合本地区移动网络需要的移动天线：- 在基站密集的高话务地区，应该尽量采用双极化天线

33、和电调天线；- 在边、郊等话务量不高，基站不密集地区和只要求覆盖的地区，可以使用传统的机械天线。 我国目前的移动通信网在高话务密度区的呼损较高，干扰较大，其中一个重要原因是机械天线下倾角度过大，天线下倾角度过大，天线方向图严重变形。要解决高话务区的容量不足，必须缩短站距，加大天线下倾角度，但是使用机械天线，下倾角度大于5°时，天线方向图就开始变形，超过10°时，天线方向图严重变形，因此采用机械天线，很难解决用户高密度区呼损高、干扰大的问题。因此建议在高话务密度区采用电调天线或双极化天线替换机械天线，替换下来的机械天线可以安装在农村，郊区等话务密度低的地区。第三讲 移动通信系

34、统天线安装规范 由于移动通信的迅猛发展，目前全国许多地区存在多网并存的局面，即A、B、G三网并存，其中有些地区的G网还包括GSM9000和GSM1800。为充分利用资源，实现资源共享，我们一般采用天线共塔的形式。这就涉及到天线的正确安装问题，即如何安装才能尽可能地减少天线之间的相互影响。在工程中我们一般用隔离度指标来衡量，通常要求隔离度应至少大于30dB，为满足该要求，常采用使天线在垂直方向隔开或在水平方向隔开的方法，实践证明，在天线间距相同时，垂直安装比水平安装能获得更大的隔离度。 总的来说，天线的安装应注意以下几个问题： （1）定向天线的塔侧安装：为减少天线铁塔对天线方向性图的影响，在安装

35、时应注意：定向天线的中心至铁塔的距离为/4或3/4时，可获得塔外的最大方向性。 （2）全向天线的塔侧安装：为减少天线铁塔对天线方向性图的影响，原则上天线铁塔不能成为天线的反射器。因此在安装中，天线总应安装于棱角上，且使天线与铁塔任一部位的最近距离大于。（3）多天线共塔：要尽量减少不同网收发信天线之间的耦合作用和相互影响，设法增大天线相互之间的隔离度，最好的办法是增大相互之间的距离。天线共塔时，应优先采用垂直安装。（4）对于传统的单极化天线（垂直极化），由于天线之间（RX-TX,TX-TX）的隔离度（30dB）和空间分集技术的要求，要求天线之间有一定的水平和垂直间隔距离，一般垂直距离约为50cm

36、，水平距离约为4.5m，这时必须增加基建投资，以扩大安装天线的平台，而对于双极化天线（±45°极化），由于±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度的要求（30dB），因此双极化天线之间的空间间隔仅需20-30cm，移动基站可以不必兴建铁塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可。小 结- 离开铁塔平台距离： >1M- 天线间距：- 同一小区分集接收天线： >3M- 全向天线水平间距： >4M- 定向天线水平间距： >2.5M-

37、不同平台天线垂直间距： >1M- 收发天线除说明书特别指明不可倒置安置。- 处于避雷针保护范围内。- 天线方位：对于定向天线，第一扇区北偏东60度，第二扇区正南方向，第三扇区北偏西60度。- 天线倾角：保证天线实际倾角符合SE设计要求，误差小于2度。- 天线垂直度：除有天线倾角的基站外，保证天线的垂直度不大于2度。第四讲 移动通信系统天线参数调整   4.1 天线高度的调整 天线高度直接与基站的覆盖范围有关。一般来说，我们用仪器测得的信号覆盖范围受两方向因素影响： 一是天线所发直射波所能达到的最远距离； 二是到达该地点的信号强度足以为仪器所捕捉。 900MHz移动通信

38、是近地表面视线通信，天线所发直射波所能达到的最远距离（S）直接与收发信天线的高度有关，具体关系式可简化如下：S=2R(H+h)其中：R-地球半径，约为6370km；H-基站天线的中心点高度；h-手机或测试仪表的天线高度。由此可见，基站无线信号所能达到的最远距离（即基站的覆盖范围）是由天线高度决定的。GSM网络在建设初期，站点较少，为了保证覆盖，基站天线一般架设得都较高。随着近几年移动通信的迅速发展，基站站点大量增多，在市区已经达到大约500m左右为一个站。在这种情况下，我们必须减小基站的覆盖范围，降低天线的高度，否则会严重影响我们的网络质量。其影响主要有以下几个方面：a. 话务不均衡。基站天线

39、过高，会造成该基站的覆盖范围过大，从而造成该基站的话务量很大，而与之相邻的基站由于覆盖较小且被该基站覆盖，话务量较小，不能发挥应有作用，导致话务不均衡。b. 系统内干扰。基站天线过高，会造成越站无线干扰（主要包括同频干扰及邻频干扰），引起掉话、串话和有较大杂音等现象，从而导致整个无线通信网络的质量下降。 c. 孤岛效应。孤岛效应是基站覆盖性问题，当基站覆盖在大型水面或多山地区等特殊地形时，由于水面或山峰的反射，使基站在原覆盖范围不变的基础上，在很远处出现"飞地"，而与之有切换关系的相邻基站却因地形的阻挡覆盖不到，这样就造成"飞地"与相邻基站之间没有切换关

40、系，"飞地"因此成为一个孤岛，当手机占用上"飞地"覆盖区的信号时，很容易因没有切换关系而引起掉话。4.2 天线俯仰角的调整     天线俯仰角的调整是网络优化中的一个非常重要的事情。选择合适的俯仰角可以使天线至本小区边界的射线与天线至受干扰小区边界的射线之间处于天线垂直方向图中增益衰减变化最大的部分，从而使受干扰小区的同频及邻频干扰减至最小；另外，选择合适的覆盖范围，使基站实际覆盖范围与预期的设计范围相同，同时加强本覆盖区的信号强度。在目前的移动通信网络中，由于基站的站点的增多，使得我们在设计市区基站的时候，一般要求其覆盖范围大约为5

41、00M左右，而根据移动通信天线的特性，如果不使天线有一定的俯仰角（或俯仰角偏小）的话，则基站的覆盖范围是会远远大于500M的，如此则会造成基站实际覆盖范围比预期范围偏大，从而导致小区与小区之间交叉覆盖，相邻切换关系混乱，系统内频率干扰严重；另一方面，如果天线的俯仰角偏大，则会造成基站实际覆盖范围比预期范围偏小，导致小区之间的信号盲区或弱区，同时易导致天线方向图形状的变化（如从鸭梨形变为纺锤形），从而造成严重的系统内干扰。因此，合理设置俯仰角是保证整个移动通信网络质量的基本保证。 一般来说，俯仰角的大小可以由以下公式推算：=arctg(h/R)A/2其中：-天线的俯仰角h-天线的高度R

42、-小区的覆盖半径A-天线的垂直平面半功率角上式是将天线的主瓣方向对准小区边缘时得出的，在实际的调整工作中，一般在由此得出的俯仰角角度的基础上再加上1-2度，使信号更有效地覆盖在本小区之内。4.3 天线方位角的调整 天线方位角的调整对移动通信的网络质量非常重要。一方面，准确的方位角能保证基站的实际覆盖与所预期的相同，保证整个网络的运行质量；另一方面，依据话务量或网络存在的具体情况对方位角进行适当的调整，可以更好地优化现有的移动通信网络。根据理想的蜂窝移动通信模型，一个小区的交界处，这样信号相对互补。与此相对应，在现行的GSM系统（主要指ERICSSON设备）中，定向站一般被分为三个小区，即：A小

43、区：方位角度0度，天线指向正北；B小区：方位角度120度，天线指向东南；C小区：方位角度240度，天线指向西南。在GSM建设及规划中，我们一般严格按照上述的规定对天线的方位角进行安装及调整，这也是天线安装的重要标准之一，如果方位角设置与之存在偏差，则易导致基站的实际覆盖与所设计的不相符，导致基站的覆盖范围不合理，从而导致一些意想不到的同频及邻频干扰。  但在实际的GSM网络中，一方面，由于地形的原因，如大楼、高山、水面等，往往引起信号的折射或反射，从而导致实际覆盖与理想模型存在较大的出入，造成一些区域信号较强，一些区域信号较弱，这时我们可根据网络的实际情况，对所地应天线的方位角进行适

44、当的调整，以保证信号较弱区域的信号强度，达到网络优化的目的；另一方面，由于实际存在的人口密度不同，导致各天线所对应小区的话务不均衡，这时我们可通过调整天线的方位角，达到均衡话务量的目的。当然，在一般情况下我们并不赞成对天线的方位角进行调整，因为这样可能会造成一定程度的系统内干扰。但在某些特殊情况下，如当地紧急会议或大型公众活动等，导致某些小区话务量特别集中，这时我们可临时对天线的方位角进行调整，以达到均衡话务，优化网络的目的；另外，针对郊区某些信号盲区或弱区，我们亦可通过调整天线的方位角达到优化网络的目的，这时我们应辅以场强测试车对周围信号进行测试，以保证网络的运行质量。4.4 天线位置的优化

45、调整（未要求内容）由于后期工程、话务分布以及无线传播环境的变化，在优化中我们曾遇到一些基站很难通过天线方位角或倾角的调整达到改善局部区域覆盖，提高基站利用率。为此就需要进行基站搬迁，换句话说也就是基站重新选点过程。下文摘录了我们平时做规划时的一些经验。(1) 基站初始布局 基站布局主要受场强覆盖、话务密度分布和建站条件三方面因素的制约，对于一般大中城市来说，场强覆盖的制约因素已经很小，主要受话务密度分布和建站条件两个因素的制约较大。基站布局的疏密要对应于话务密度分布情况。 但是，目前对大中城市市区还作不到按街区预测话务密度，因此，对市区可按照：    &

46、#160;(a) 繁华商业区；     (b) 宾馆、写字楼、娱乐场所集中区；     (c) 经济技术开发区、住宅区；     (d)工业区及文教区；等进行分类。 一般来说：      (a)(b)类地区应设最大配置的定向基站，如8/8/8站型，站间距在0.61.6km；     (c) 类地区也应设较大配置的定向基站，如6/6/6站型或4/4/4站型，基站站间距取1.63km；

47、60;    (d) 类地区一般可设小规模定向基站，如2/2/2站型，站间距为35km；若基站位于城市边缘或近郊区，且站间距在5km以上，可设以全向基站。上几类地区内都按用户均匀分布要求设站。郊县和主要公路、铁路覆盖一般可设全向或二小区基站，站间距离5km-20km左右。结合当地地形和城市发展规划进行基站布局：    a. 基站布局要结合城市发展规划，可以适度超前；    b. 有重要用户的地方应有基站覆盖；    c. 市内话务量"热点"地段增设微蜂窝站或增加载频配置； 

48、  d. 大型商场宾馆、地铁、地下商场、体育场馆如有必要用微蜂窝或室内分布解决；    e在基站容量饱和前，可考虑采用GSM900/1800双频解决方案。(2) 站址选择与勘察    在完成基站初始布局以后，网络规划工程师要与建设单位以及相关工程设计单位一起，根据站点布局图进行站址的选择与勘察。市区站址在初选中应作到房主基本同意用作基站。初选完成之后，由网络规划工程师、工程设计单位与建设单位进行现场查勘，确定站址条件是否满足建站要求，并确定站址方案，最后由建设单位与房主落实站址。选址要求如下：- 交通方便、市电可靠、环境安全及占地面积小。- 在

49、建网初期设站较少时，选择的站址应保证重要用户和用户密度大的市区有良好的覆盖。- 在不影响基站布局的前提下，应尽量选择现有电信枢纽楼、邮电局或微波站作为站址，并利用其机房、电源及铁塔等设施。- 避免在大功率无线发射台附近设站，如雷达站、电视台等，如要设站应核实是否存在相互干扰，并采取措施防止相互干扰。- 避免在高山上设站。高山站干扰范围大，影响频率复用。在农村高山设站往往对处于小盆地的乡镇覆盖不好。- 避免在树林中设站。如要设站，应保持天线高于树顶。- 市区基站中，对于蜂窝区(R=13km)基站宜选高于建筑物平均高度但低于最高建筑物的楼房作为站址，对于微蜂窝区基站则选低于建筑物平均高度的楼房设站

50、且四周建筑物屏蔽较好。 - 市区基站应避免天线前方近处有高大楼房而造成障碍或反射后干扰其后方的同频基站。- 避免选择今后可能有新建筑物影响覆盖区或同频干扰的站址。- 市区两个网络系统的基站尽量共址或靠近选址。- 选择机房改造费低、租金少的楼房作为站址。如有可能应选择本部门的局、站机房、办公楼作为站址。第五讲 链路及空间无线传播损耗计算   5.1 链路预算 上行和下行链路都有自己的发射功率损耗和路径衰落。在蜂窝通信中，为了确定有效覆盖范围，必须确定最大路径衰落、或其他限制因数。在上行链路，从移动台到基站的限制因数是基站的接受灵敏度。对下行链路来说，从基站到移动台的主要限制因

51、数是基站的发射功率。通过优化上下行之间的平衡关系，能够使小区覆盖半径内，有较好的通信质量。一般是通过利用基站资源，改善网络中每个小区的链路平衡（上行或下行），从而使系统工作在最佳状态。最终也可以促使切换和呼叫建立期间，移动通话性能更好。图5-01是一基站链路损耗计算，可作为参考。上下行链路平衡的计算。对于实现双向通信的GSM系统来说，上下行链路平衡是十分重要的，是保证在两个方向上具有同等的话务量和通信质量的主要因素，也关系到小区的实际覆盖范围。下行链路（DownLink）是指基站发，移动台接收的链路。上行链路（UpLink）是指移动台发，基站接收的链路。上下行链路平衡的算法如下：下行链路（用d

52、B值表示）：PinMS = PoutBTS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdMS - LslantBTS - LPdown式中：PinMS 为移动台接收到的功率；PoutBTS为BTS的输出功率；LduplBTS为合路器、双工器等的损耗；LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗；GaBTS为基站发射天线的增益；Cori为基站天线的方向系数；GaMS为移动台接收天线的增益；GdMS为移动台接收天线的分集增益；LslantBTS为双极化天线的极化损耗；LPdown为下行路径损耗；上行链路（用dB值表示）：PinBTS = PoutM

53、S - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdBTS -LPup +Gta式中：PinBTS为基站接收到的功率；PoutMS为移动台的输出功率；LduplBTS为合路器、双工器等的损耗；LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗；GaBTS为基站接收天线的增益；Cori 为基站天线的方向系数；GaMS为移动台发射天线的增益；GdBTS为基站接收天线的分集增益；Gta为使用塔放的情况下，由此带来的增益；LPup为上行路径损耗。根据互易定理，即对于任一移动台位置，上行路损等于下行路损，即：LPdown = LPup设系统余量为DL ，移动台的恶

54、化量储备为DNMS ，基站的恶化量储备为DNBTS，移动台的接收机灵敏度为MSsense，基站的接收机灵敏度为BTSsense， Lother为其它损耗，如建筑物贯穿损耗、车内损耗、人体损耗等。于是，对于覆盖区内任一点，应满足：PinMS - DL - DNMS - Lother >= MSsensePinBTS - DL - DNMS - Lother >= BTSsense上下行链路平衡的目的是调整基站的发射功率，使得覆盖区边界上的点（离基站最远的点）满足：PinMS - DL - DNMS - Lother = MSsense于是，得到了基站的最大发射功率的计算公式：Pout

55、BTS <= MSsense - BTSsense + PoutMS + GdBTS - GdMS + LslantBTS - Gta + DNMS - DNBTS5.2 各类损耗的确定 建筑物的贯穿损耗建筑物的贯穿损耗是指电波通过建筑物的外层结构时所受到的衰减，它等于建筑物外与建筑物内的场强中值之差。建筑物的贯穿损耗与建筑物的结构、门窗的种类和大小、楼层有很大关系。贯穿损耗随楼层高度的变化，一般为-2dB/层，因此，一般都考虑一层（底层）的贯穿损耗。下面是一组针对900MHz频段，综合国外测试结果的数据：- 中等城市市区一般钢筋混凝土框架建筑物，贯穿损耗中值为10dB，标准偏差7.3d

56、B；郊区同类建筑物，贯穿损耗中值为5.8dB，标准偏差8.7dB。- 大城市市区一般钢筋混凝土框架建筑物，贯穿损耗中值为18dB，标准偏差7.7dB；郊区同类建筑物，贯穿损耗中值为13.1dB，标准偏差9.5dB。- 大城市市区一金属壳体结构或特殊金属框架结构的建筑物，贯穿损耗中值为27dB。由于我国的城市环境与国外有很大的不同，一般比国外同类名称要高8-10dB。对于1800MHz，虽然其波长比900MHz短，贯穿能力更大，但绕射损耗更大。因此，实际上，1800MHz 的建筑物的贯穿损耗比900MHz的要大。GSM规范3.30中提到，城市环境中的建筑物的贯穿损耗一般为15dB，农村为10dB

57、。一般取比同类地区900MHz的贯穿损耗大5-10dB。 人体损耗对于手持机，当位于使用者的腰部和肩部时，接收的信号场强比天线离开人体几个波长时将分别降低4-7dB和1-2dB。一般人体损耗设为3dB。 车内损耗金属结构的汽车带来的车内损耗不能忽视。尤其在经济发达的城市，人的一部分时间是在汽车中度过的。一般车内损耗为8-10dB。 馈线损耗在GSM900中经常使用的是7/8的馈线，在1000MHz的情况下，每100米的损耗是4.3dB；在2000MHz的情况下，每100米的损耗则为6.46dB，多了2.16个dB。5.3 无线传播特性 移动通信的传播如图5-02中的曲线所示，总体平均值随距离减

58、弱，但信号电平经历快慢衰落的影响。慢衰落是由接受点周围地形地物对信号反射，使得信号电平在几十米范围内有大幅度的变化，若移动台在没有任何障碍物的环境下移动，则信号电平只与发射机的距离有关。所以通常某点信号电平是指几十米范围内的平均信号电平。这个信号的变化呈正态分布。标准偏差对不同地形地物是不一样的，通常在68dB左右。快衰落是叠加在慢衰落信号上的。这个衰落的速度很快，每秒可达几十次。除与地形地物有关，还与移动台的速度和信号的波长有关，并且幅度很大，可几十个dB，信号的变化呈瑞利分布。快衰落往往会降低话音质量，所以要留快衰落的储备。 图5-02 img无线电波在自由空间的传播是电波传播研究中最基本

59、、最简单的一种。自由空间是满足下述条件的一种理想空间：1. 均匀无损耗的无限大空间，2. 各项同性，3. 电导率为零。应用电磁场理论可以推出，在自由空间传播条件下，传输损耗Ls的表达式为：Ls32.45+20lgf+20lgd自由空间基本传输损耗Ls仅与频率f和距离d有关。当f 和d扩大一倍时，Ls均增加6dB，由此我们可知GSM1800基站传播损耗在自由空间就比GSM900基站大6个dB，如图5-03所示。陆地移动信道的主要特征是多径传播，实际多径传播环境是十分复杂的，在研究传播问题时往往将其简化，并且是从最简单的情况入手。仅考虑从基站至移动台的直射波以及地面反射波的两径模型是最简单的传播模型。两径模型如图5-04所示，应用电磁场理论可以推出，传输损耗Lp的表达式为：Lp=20lg(d2/(h1*h2)图5-045.4 常用的两种电波传播模型 Okumura电波传播衰减计算模式GSM900M