无线传播与天线原理课件

无线传播与天线原理课件学完本课您将能够：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

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第一部份：无线传播概述电磁波基础无线电波的传播无线电波传播模型第二部份：天线原理什么是天线天线参数解析天线覆盖的计算天线发展趋势天线选型目录

第一部份：无线传播概述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电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场电磁波的产生根据Maxwell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。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。光和电磁波在本质上是相同的，光是一定波长的电磁波。电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场电磁波的产生根据Maxw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）：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。无线电波和超短波的基本知识无线电波的极化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，此时该点源称为各向同性辐射源假设点源发射功率为Prad(W)，在距离d(m)处的单位面积功率（即Poynting矢量）为：对于实际天线，若辐射功率为Pt(W)，天线增益为Gt(dBi)

，则Poynting矢量为：无线电波的波长、频率和传播速度的关系可用式λ＝Ｖ/ｆ表示。式中，Ｖ为速度，单位为米/秒；ｆ为频率，单位为赫芝；λ为波长，单位为米。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①建筑物反射波②绕射波③直射波④地面反射波无线传播的特点陆地移动通信的电波传播机制实际环境的无线传播LOS和NLOS①建筑物反射波无线传播的特点陆地移动通信的电波传播机制实际环无线信道特征d(m)Pr(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落无线信道随用户的位置和时间而变化多径散射、阴影遮挡使得接收功率发生剧烈变化慢衰落衰减：Pr正比于1/dn阴影：障碍物遮挡快衰落多径效应在很小的距离间隔和时间间隔上，信号强度快速变化产生Doppler(多普勒)频移产生时延扩展无线信道特征d(m)Pr(dBm)102030-20-4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。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分集技术抗快衰落措施－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分集技术抗快衰落措施－分集技术－显分集－隐分集对于这种快衰落，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。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(0.26µs)才能被识别典型值

(µs):Open<0.2,Suburban=0.5,Urban=3解决均衡、RAKE技术时延扩展多径传播：不同路径的信号到达接收机的时间不同解决均TRTR

绕射损耗

穿透损耗

地物损耗损耗TRTR绕射损耗穿透损耗地物损耗损耗特点电磁波在绕射点四处扩散绕射波覆盖除障碍物外的所有方向扩散损耗最为严重计算公式复杂，随不同绕射常数变化绕射损耗特点绕射损耗XdBmWdBm穿透损耗=X-W=BdB电磁波穿透墙体的反射和折射

室内窗口处与室内中部信号差别较大建筑物材质对穿透损耗影响较大电磁波的入射角对穿透损耗影响较大穿透损耗XdBmWdBm穿透损耗=X-W=BdB电磁波穿透墙体的反

物体阻挡/穿透损耗为：

隔墙阻挡：5～20dB

楼层阻挡：＞20dB，

室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层

家具和其它障碍物的阻挡：2～15dB

厚玻璃：6～10dB

火车车厢的穿透损耗为：15～30dB

电梯的穿透损耗：30dB左右

茂密树叶损耗：10dB

穿透损耗物体阻挡/穿透损耗为：

隔墙阻挡：5～20dB地面性质水面稻田田野城市、山地、森林等效地面反射系数0.9～10.6～0.80.3～0.50.1～0.2反射损耗（dB）0～12～46～1014～20反射损耗地面性质水面稻田田野城市、山地、森林等效地面反射系数0.9～无线传播环境电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响传播环境的主要因素：

地貌：高山、丘陵、平原、水域、植被地物：建筑物、道路、桥梁噪声：自然噪声、人为噪声气候：雨、雪、冰（对UHF频段影响微小）无线传播环境电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境无线传播环境传播环境分类参照ITU-RP.1411-1，结合中国国情，分类如下传播环境描述密集城区高楼林立，信号几乎不可能从建筑物屋顶绕射传播普通城区街道较宽，建筑物较低，信号可以从屋顶绕射郊区建筑物较低矮，且较稀疏乡村建筑物低矮，稀疏，植被较多山区公路室内无线传播环境传播环境分类传播环境描述密集城区高楼林立，信号几无线传播环境传播环境分类对应的小区类型小区类型小区半径典型天线安装位置Macro-cell>500m天线安装于室外，高于周围屋顶平均高度Micro-cell100~500m天线安装于室外，低于周围屋顶平均高度Pico-cell<100m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…无线传播环境传播环境分类小区类型小区半径典型天线安装位置Ma第二部份-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，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。第二部份-天线原理在整个基站系统造价中，天线虽然占了很少的份天线组成部件天线罩端盖接头槽板——优质铝板加工馈电网络——优质铝板加工振子——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-天线原理天线组成部件天线罩打开天线的外包装，大家可以看振子振子就是构成天线的最基本单位。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-天线原理振子振子就是构成天线的最基本单位。任何天线都要谐振在一定的频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第二部份-天线原理什么是天线什么是天线？第二部份-天线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-天线原理天线辐射电磁波的基本原理导线载有交变电流时，就可以形成电磁波波长1/2波长1/4波长1/4波长1/2波长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;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-天线原理波长1/2波长1/4波长1/4波长1/2波长振子半波天线组成部件——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1/4波长对称振子1/4波长1/2波长第二部份-天线原理天线组成部件——振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛什么是天线天线参数解析天线覆盖的计算天线发展趋势天线选型第二部份-天线原理什么是天线第二部份-天线原理天线参数解析频带：1895～1920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-天线原理天线参数解析频带：1895～1920在天线的包装盒里都天线电性能参数第三章移动通信的基本网络结构天线电性能参数第三章移动通信的基本网络结构典型天线参数表——定向天线某定向天线参数电气性能指标ElectricalSpecifications频带FrequencyRange(MHz)824~896增益Gain(dBi)17驻波比V.S.W.R＜1.4极化Polarization±45°端口隔离IsolationBetweenTwoPorts(dB)≥30交叉极化鉴别率Cross-PolarDiscrimination(dB)≥15水平波束宽度Horizontal-3dBBeamwidth(°)90垂直波束宽度Vertical-3dBBeamwidth(°)7预置电下倾角ElectricalDowntilt(°)0前后比Front-to-BackRatio(dB)≥25三阶无源交调IMD3(dBc)＜-107输入阻抗Impedance(Ω)50接头型式ConnectorType7/16DIN(F)雷电保护LightningProtection直流接地DirectGround最大功率MaximumInputPower(W)500

第二部份-天线原理典型天线参数表——定向天线某定向天线参数第二部份-天线原理天线参数——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-天线原理

垂直极化

+45度倾斜的极化©2006CNTTR.AllRightsReserved.

水平极化-45度倾斜的极化天线参数——极化方式在天线的各项参数里有一个很重要的参数就是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/水平)倾斜(+/-45°)第二部份-天线原理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-天线原理极化方式(Polarization)单极化天线多采用垂直线极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-天线原理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两种极化天线外观识别双极化天线有两个端口单极化天线仅一个端口第二部份-天线原理两种极化天线外观识别双极化天线有两个端口单极化天线仅一个端口对称振子一号对称振子二号我的带宽比你宽天线参数——带宽天线是有一定带宽的，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-天线原理对称振子一号对称振子二号我的带宽比你宽天线参数——带宽天线是天线参数——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。第二部份-天线原理天线参数——阻抗天线可以看做是一个谐振回路。一个谐振回路当然在板状定向天线的参数里有垂直波束宽度：13度水平波束宽度：65度

定义为:在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB（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。65°3dB水平波束宽度Peak-3dB13°Peak-3dB3dB垂直波束宽度天线参数——半功率角第二部份-天线原理在板状定向天线的参数里有65°3dB水平波束宽度Peak天线参数——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-天线原理天线参数——倾角我们所说的天线的倾角是指电波的倾角，而并不是天线下倾角天线高度H3dBPoint3dBPoint=AtanH/DF天线倾角DT=AtanH/DF+1/2VB1/2VBDNDDF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-天线原理天线下倾角天线高度H3dBPoint3dBPoint=A天线参数——倾角不下倾电下倾机械下倾无下倾机械下倾固定电子下倾可调电子下倾遥控可调电子下倾机械电调可组合使用倾角类型第二部份-天线原理天线参数——倾角不下倾电下倾机械下倾无下倾倾角类型第二部份-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-天线原理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机械下倾电下倾第二部份-天线原理机械下倾电下倾第二部份-天线原理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-天线原理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天线参数——隔离度双极化天线隔离度单极化天线隔离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的不相关性；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-天线原理天线参数——隔离度双极化天线隔离度单极化天线隔离度单极化天线天线参数——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25－30dB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-天线原理天线参数——前后比

表明了天线对后瓣抑制的好坏。选用驻波比（VSWR）：VoltageStandingWaveRati

天线驻波比是表示天馈线与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：RL＝10lg(10/0.5)=13dB，计算反射系数：RL=-20lg,＝0.2238VSWR=(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——驻波比第二部份-天线原理驻波比（VSWR）：VoltageStandingWav天线参数-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-天线原理天线参数-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-增益第二部份-天线原理天线增益的定义：天线增益是指天线将发射功率往某一指定方向集中例：1个对称振子

接收功率：1mW4个对称振子组阵

接收功率：4mWGAIN=10log(4mW/1mW)=6dBd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-天线原理例：1个对称振子

接收功率：1mW4个对称振子组阵

接收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“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这里,“扇形覆盖天线”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)天线第二部份-天线原理天线增益利用反射板可把辐射能控制聚焦到一个方向在我们的“扇形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-天线原理天线增益第二部份-天线原理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-天线原理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。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，要求把“面包圈”压成扁平的顶视侧视一个单一的对称振子具有“面包圈”形的方向图。第二部份-天线原理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，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水平面方向图垂直面方向图第二部份-天线原理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天线方向图天线辐射的方向图©2006CNTTR.AllRightsReserved.第二部份-天线原理天线方向图天线辐射的方向图©2006CNTTR.All天线辐射的方向图（定向）

水平面方向图

3dB波束宽度

60°

(eg)

垂直面方向图

15°

(eg)©2006CNTTR.AllRightsReserved.

-3dB点 峰值

-3dB点

-3dB点 峰值-3dB点立体方向图第二部份-天线原理天线辐射的方向图（定向） 水平面方向图 -3dB点立体120°(eg)峰值-10dB点-10dB点60°(eg)峰值

-3dB点-3dB点15°(eg)PeakPeak-3dBPeak-3dB32°(eg)PeakPeak-10dBPeak-10dB垂直面方向图3dB波束宽度水平面方向图10dB波束宽度天线波束宽度第二部份-天线原理120°(eg)峰值-10dB点-10dB点60°天线的下倾

为使波束指向朝向地面，需要天线下倾无下倾电下倾机械下倾

由图可以看出机械下倾方法。当下倾角度达到10º

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.AllRightsReserved.第二部份-天线原理天线的下倾无下倾电下倾机械下倾 由图可以看出机械下倾方法。电下倾下的波束覆盖

6°电下倾

+4°机械下倾©2006CNTTR.AllRightsReserved.10°电下倾10°机械下倾第二部份-天线原理电下倾下的波束覆盖 6°电下倾10°电下倾10°机械下倾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则是最为经济的。第二部份-天线原理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天线原理什么是天线天线参数解析天线覆盖的计算天线发展趋势天线选型第二部份-天线原理天线原理什么是天线第二部份-天线原理天线方向图覆盖范围的估算

α(下倾角）αβ/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、下倾角和覆盖距离三者之间的关系为：α＝arctan(H/S)+β/2α下倾角β垂直波束宽度H天线高度S方向图覆盖范围第二部份-天线原理天线方向图覆盖范围的估算α(下倾角）αβ/2HS任何传播模改变天线倾角，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垂直波束宽度10o下倾角10o第二部份-天线原理改变天线倾角，合理进行容量控制对高话务量区也可通天线型号垂直波束小区半径天线高度下倾角65°15.5dBi12°200m25m12°65°15.5dBi12°250m25m10°65°15.5dBi12°250m30m11°65°15.5dBi12°250m35m12°65°15.5dBi12°250m40m14°65°15.5dBi12°500m25m7°65°15.5dBi12°500m30m8°65°15.5dBi12°500m35m9°65°15.5dBi12°500m40m9°65°15.5dBi12°800m30m7°65°15.5dBi12°1000m30m0°GSM系统密集城区天线下倾角参考值第二部份-天线原理天线型号垂直波束小区半径天线高度下倾角65°15.5dBi天线原理什么是天线天线参数解析天线覆盖的计算天线发展趋势天线选型第二部份-天线原理天线原理什么是天线第二部份-天线原理室内分布系统天线—八木天线八木天线一种增益较高的定向天线，增益一般在9～14dBi之间。主要用于解决电梯的覆盖。第二部份-天线原理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室内分布系统天线—八木天线八木天线一种增益较高的定向天线，增动态多波束天线系统第二部份-天线原理动态多波束天线系统第二部份-天线原理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-天线原理动态多波束天线系统主要特点:第二部份-天线原理动态多波束天线系统应用负载平衡第二部份-天线原理动态多波束天线系统应用负载平衡第二部份-天线原理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-天线原理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-天动态多波束天线系统应用专用波束分配第二部份-天线原理动态多波束天线系统应用专用波束分配第二部份-天线原理智能天线与多波束天线的区别第二部份-天线原理智能天线与多波束天线的区别第二部份-天线原理智能天线两种算法切换多波束自适应波束第二部份-天线原理智能天线两种算法切换多波束自适应波束第二部份-天线原理天线原理什么是天线天线参数解析天线覆盖的计算天线发展趋势天线选型第二部份-天线原理天线原理什么是天线第二部份-天线原理天线类型天线类型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：泄漏同轴电缆天线类型天线类型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，垂直波瓣宽度为7～10的天线，天线增益在15～18dBi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-天线原理水平和垂直波瓣宽度的选择建议1城区第二部份-天线原理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5～7的天线，天线的增益在15～18dBi之间。全向基站：选用垂直波瓣宽度为5～7，增益在9～12dBi之间的天线。第二部份-天线原理水平和垂直波瓣宽度的选择建议2郊区和农村第二部份-天线原理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5～7的天线，天线增益在14～18dBi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5～7，增益在9～12dBi之间的天线。第二部份-天线原理水平和垂直波瓣宽度的选择建议3水面（大的湖泊、海面等）、戈壁水平和垂直波瓣宽度的选择建议4公路、铁路等狭长地带：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20～30，垂直波瓣宽度为5～7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5～7的天线。天线选型水平和垂直波瓣宽度的选择建议4公路、铁路等狭长地带：取决于需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10～18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18～30大垂直波瓣宽度的天线。天线选型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，分为无线传播与天线原理课件学完本课您将能够：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

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第一部份：无线传播概述电磁波基础无线电波的传播无线电波传播模型第二部份：天线原理什么是天线天线参数解析天线覆盖的计算天线发展趋势天线选型目录

第一部份：无线传播概述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电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场电磁波的产生根据Maxwell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。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。光和电磁波在本质上是相同的，光是一定波长的电磁波。电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场电磁波的产生根据Maxw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）：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。无线电波和超短波的基本知识无线电波的极化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，此时该点源称为各向同性辐射源假设点源发射功率为Prad(W)，在距离d(m)处的单位面积功率（即Poynting矢量）为：对于实际天线，若辐射功率为Pt(W)，天线增益为Gt(dBi)

，则Poynting矢量为：无线电波的波长、频率和传播速度的关系可用式λ＝Ｖ/ｆ表示。式中，Ｖ为速度，单位为米/秒；ｆ为频率，单位为赫芝；λ为波长，单位为米。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①建筑物反射波②绕射波③直射波④地面反射波无线传播的特点陆地移动通信的电波传播机制实际环境的无线传播LOS和NLOS①建筑物反射波无线传播的特点陆地移动通信的电波传播机制实际环无线信道特征d(m)Pr(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落无线信道随用户的位置和时间而变化多径散射、阴影遮挡使得接收功率发生剧烈变化慢衰落衰减：Pr正比于1/dn阴影：障碍物遮挡快衰落多径效应在很小的距离间隔和时间间隔上，信号强度快速变化产生Doppler(多普勒)频移产生时延扩展无线信道特征d(m)Pr(dBm)102030-20-4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。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分集技术抗快衰落措施－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分集技术抗快衰落措施－分集技术－显分集－隐分集对于这种快衰落，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。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(0.26µs)才能被识别典型值

(µs):Open<0.2,Suburban=0.5,Urban=3解决均衡、RAKE技术时延扩展多径传播：不同路径的信号到达接收机的时间不同解决均TRTR

绕射损耗

穿透损耗

地物损耗损耗TRTR绕射损耗穿透损耗地物损耗损耗特点电磁波在绕射点四处扩散绕射波覆盖除障碍物外的所有方向扩散损耗最为严重计算公式复杂，随不同绕射常数变化绕射损耗特点绕射损耗XdBmWdBm穿透损耗=X-W=BdB电磁波穿透墙体的反射和折射

室内窗口处与室内中部信号差别较大建筑物材质对穿透损耗影响较大电磁波的入射角对穿透损耗影响较大穿透损耗XdBmWdBm穿透损耗=X-W=BdB电磁波穿透墙体的反

物体阻挡/穿透损耗为：

隔墙阻挡：5～20dB

楼层阻挡：＞20dB，

室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层

家具和其它障碍物的阻挡：2～15dB

厚玻璃：6～10dB

火车车厢的穿透损耗为：15～30dB

电梯的穿透损耗：30dB左右

茂密树叶损耗：10dB

穿透损耗物体阻挡/穿透损耗为：

隔墙阻挡：5～20dB地面性质水面稻田田野城市、山地、森林等效地面反射系数0.9～10.6～0.80.3～0.50.1～0.2反射损耗（dB）0～12～46～1014～20反射损耗地面性质水面稻田田野城市、山地、森林等效地面反射系数0.9～无线传播环境电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响传播环境的主要因素：

地貌：高山、丘陵、平原、水域、植被地物：建筑物、道路、桥梁噪声：自然噪声、人为噪声气候：雨、雪、冰（对UHF频段影响微小）无线传播环境电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境无线传播环境传播环境分类参照ITU-RP.1411-1，结合中国国情，分类如下传播环境描述密集城区高楼林立，信号几乎不可能从建筑物屋顶绕射传播普通城区街道较宽，建筑物较低，信号可以从屋顶绕射郊区建筑物较低矮，且较稀疏乡村建筑物低矮，稀疏，植被较多山区公路室内无线传播环境传播环境分类传播环境描述密集城区高楼林立，信号几无线传播环境传播环境分类对应的小区类型小区类型小区半径典型天线安装位置Macro-cell>500m天线安装于室外，高于周围屋顶平均高度Micro-cell100~500m天线安装于室外，低于周围屋顶平均高度Pico-cell<100m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…无线传播环境传播环境分类小区类型小区半径典型天线安装位置Ma第二部份-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，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。第二部份-天线原理在整个基站系统造价中，天线虽然占了很少的份天线组成部件天线罩端盖接头槽板——优质铝板加工馈电网络——优质铝板加工振子——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-天线原理天线组成部件天线罩打开天线的外包装，大家可以看振子振子就是构成天线的最基本单位。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-天线原理振子振子就是构成天线的最基本单位。任何天线都要谐振在一定的频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第二部份-天线原理什么是天线什么是天线？第二部份-天线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-天线原理天线辐射电磁波的基本原理导线载有交变电流时，就可以形成电磁波波长1/2波长1/4波长1/4波长1/2波长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;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-天线原理波长1/2波长1/4波长1/4波长1/2波长振子半波天线组成部件——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1/4波长对称振子1/4波长1/2波长第二部份-天线原理天线组成部件——振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛什么是天线天线参数解析天线覆盖的计算天线发展趋势天线选型第二部份-天线原理什么是天线第二部份-天线原理天线参数解析频带：1895～1920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-天线原理天线参数解析频带：1895～1920在天线的包装盒里都天线电性能参数第三章移动通信的基本网络结构天线电性能参数第三章移动通信的基本网络结构典型天线参数表——定向天线某定向天线参数电气性能指标ElectricalSpecifications频带FrequencyRange(MHz)824~896增益Gain(dBi)17驻波比V.S.W.R＜1.4极化Polarization±45°端口隔离IsolationBetweenTwoPorts(dB)≥30交叉极化鉴别率Cross-PolarDiscrimination(dB)≥15水平波束宽度Horizontal-3dBBeamwidth(°)90垂直波束宽度Vertical-3dBBeamwidth(°)7预置电下倾角ElectricalDowntilt(°)0前后比Front-to-BackRatio(dB)≥25三阶无源交调IMD3(dBc)＜-107输入阻抗Impedance(Ω)50接头型式ConnectorType7/16DIN(F)雷电保护LightningProtection直流接地DirectGround最大功率MaximumInputPower(W)500

第二部份-天线原理典型天线参数表——定向天线某定向天线参数第二部份-天线原理天线参数——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-天线原理

垂直极化

+45度倾斜的极化©2006CNTTR.AllRightsReserved.

水平极化-45度倾斜的极化天线参数——极化方式在天线的各项参数里有一个很重要的参数就是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/水平)倾斜(+/-45°)第二部份-天线原理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-天线原理极化方式(Polarization)单极化天线多采用垂直线极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-天线原理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两种极化天线外观识别双极化天线有两个端口单极化天线仅一个端口第二部份-天线原理两种极化天线外观识别双极化天线有两个端口单极化天线仅一个端口对称振子一号对称振子二号我的带宽比你宽天线参数——带宽天线是有一定带宽的，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-天线原理对称振子一号对称振子二号我的带宽比你宽天线参数——带宽天线是天线参数——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。第二部份-天线原理天线参数——阻抗天线可以看做是一个谐振回路。一个谐振回路当然在板状定向天线的参数里有垂直波束宽度：13度水平波束宽度：65度

定义为:在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB（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。65°3dB水平波束宽度Peak-3dB13°Peak-3dB3dB垂直波束宽度天线参数——半功率角第二部份-天线原理在板状定向天线的参数里有65°3dB水平波束宽度Peak天线参数——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-天线原理天线参数——倾角我们所说的天线的倾角是指电波的倾角，而并不是天线下倾角天线高度H3dBPoint3dBPoint=AtanH/DF天线倾角DT=AtanH/DF+1/2VB1/2VBDNDDF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-天线原理天线下倾角天线高度H3dBPoint3dBPoint=A天线参数——倾角不下倾电下倾机械下倾无下倾机械下倾固定电子下倾可调电子下倾遥控可调电子下倾机械电调可组合使用倾角类型第二部份-天线原理天线参数——倾角不下倾电下倾机械下倾无下倾倾角类型第二部份-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-天线原理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机械下倾电下倾第二部份-天线原理机械下倾电下倾第二部份-天线原理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-天线原理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天线参数——隔离度双极化天线隔离度单极化天线隔离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的不相关性；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-天线原理天线参数——隔离度双极化天线隔离度单极化天线隔离度单极化天线天线参数——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25－30dB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-天线原理天线参数——前后比

表明了天线对后瓣抑制的好坏。选用驻波比（VSWR）：VoltageStandingWaveRati

天线驻波比是表示天馈线与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：RL＝10lg(10/0.5)=13dB，计算反射系数：RL=-20lg,＝0.2238VSWR=(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——驻波比第二部份-天线原理驻波比（VSWR）：VoltageStandingWav天线参数-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-天线原理天线参数-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-增益第二部份-天线原理天线增益的定义：天线增益是指天线将发射功率往某一指定方向集中例：1个对称振子

接收功率：1mW4个对称振子组阵

接收功率：4mWGAIN=10log(4mW/1mW)=6dBd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-天线原理例：1个对称振子

接收功率：1mW4个对称振子组阵

接收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“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这里,“扇形覆盖天线”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)天线第二部份-天线原理天线增益利用反射板可把辐射能控制聚焦到一个方向在我们的“扇形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-天线原理天线增益第二部份-天线原理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-天线原理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。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，要求把“面包圈”压成扁平的顶视侧视一个单一的对称振子具有“面包圈”形的方向图。第二部份-天线原理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，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水平面方向图垂直面方向图第二部份-天线原理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天线方向图天线辐射的方向图©2006CNTTR.AllRightsReserved.第二部份-天线原理天线方向图天线辐射的方向图©2006CNTTR.All天线辐射的方向图（定向）

水平面方向