基站天线理论及应用.ppt

1、基站天线的基本理论及其应用，题目，关于无线传播原理，天线的常用参数，天线的类型，天线的隔离度，无线传播链路预算的参数调整，关于中继天线，关于无线传播原理，无线电波在空中的传输方式，关于无线传播原理，1。快速衰落瑞利衰落是由多径传播引起的，衰落速率最快为每秒2V次。2.缓慢衰落-也称为地形衰落。由于地形起伏和沿途建筑物不同，中值场强会在较大范围内产生缓慢衰减，也称为阴影效应，服从对数正态分布。3.远近效应-由移动站的不同位置引起。4、噪音干扰-由人产生。5.方向性-由天线的辐射方向性和电磁波的反射和折射产生。根据无线传输、多路径传输的原理，无线电波在遇到障碍物如山丘、森林、地面或建筑物时会发生反

2、射。因此，不仅有直达波，还有到达接收天线的反射波，这就是所谓的多径传输。基站天线是用于移动通信网络和用户的移动电话终端之间的空中无线连接的设备。天线是能量替代装置和无源装置。当天线辐射时，它把高频电流转换成电磁波，把电能转换成电磁能。当天线接收时，它把电磁波转换成高频电流，把磁能转换成电能。天线的性能和质量直接影响移动通信网络的覆盖范围和服务质量。不同的地理环境和不同的服务要求需要不同类型和规格的天线。空中接口，天线的作用，在地面上，为了把信号集中到需要的地方，就需要把“百吉饼”压平。天线的功能是：控制辐射能量的方向。单个偶极子有一个环形图案。常见天线参数和输入阻抗(天线馈电端的输入电压与输入

3、电流之比一般为50欧姆)，最佳情况：等于纯电阻和馈线的特征阻抗。Z随F平滑变化，匹配是好是坏？=X，普通天线参数，VSWR(行波系数的倒数，在0到无穷大之间，一般要求小于1.5，实际应用中应小于1.2)，VSWR的影响过大：VSWR电压过大会缩短通信距离，入射功率会返回到发射机的功率放大器部分，这样很容易烧坏功放管。影响通信系统的正常运行，降低基站的覆盖范围，增加系统中的干扰。普通天线参数，回波损耗(反射系数绝对值的倒数，0dB到无穷大，通常需要14dB的大雨)，0:完全反射(完全失配)，无穷大：完全匹配，普通天线参数，极化模式A(线极化，圆极化，椭圆极化)(天线辐射时电场强度的方向)，一般移

4、动通信系统采用垂直极化传播模式，普通天线参数，极化模式B(双极化天线)，组合两对极化方向正交/-45度的天线， 同时工作在收发双工模式，节省了同一扇区的天线数量，有效保证了分集接收效果。 偏振分集增益约为5dB，比单偏振模式高2dB。常用天线参数，增益测量天线在特定方向发送和接收信号的能力，并决定蜂窝级别天线本身不增加辐射信号的能量，而是通过组合天线元件并改变其馈电模式将能量集中在某个方向。天线增益不仅与阵列子单元的数量有关，还与水平半功角和垂直半功角有关。提高天线增益的主要措施：减小垂直波瓣宽度，保持水平方向的全向辐射性能，改善天线增益的直接后果：增加由网络覆盖决定的覆盖区域的增益裕量，dB

5、i=dBd，dBm代表功率的绝对值，计算公式为：10lgP(功率值/1mw)，分贝为一般来说，dBc与载波功率有关。在许多情况下，它用于测量载波功率的相对值，例如测量干扰的相对值(同频干扰、互调干扰、互调干扰、带外干扰等)。)、耦合、杂散等。原则上，在采用dBc的情况下，也可以使用DBc。公共天线参数、方向图、水平波瓣图、垂直波瓣图、最大值、主瓣、第一个旁瓣、零点、公共天线参数、波瓣宽度(天线辐射图中峰值以下3dB的夹角处的宽度-半功率角)、垂直波瓣、影响小区相应方向的覆盖半径、水平波瓣和小区交界处的覆盖范围、当俯仰角增大时，大的H波瓣角容易引起波束失真，从而导致交叉区域。城市基站之间的距离较

6、小，建议采用水平波瓣和垂直波瓣较小的天线，这有利于控制扇区覆盖。当俯仰角增大时，不容易产生光束畸变，偏置主光束的能量急剧衰减。公共天线参数(波瓣宽度)、前后比(天线是否抑制后波瓣一般在18dB到45dB之间，最好大于30dB)，以及前后比差异的直接后果：后波瓣将导致切换关系混乱，前后比将为=10lg(前向功率密度/)。公共天线参数、零填充(天线是否能抑制后波瓣好或坏，一般在18dB到45dB之间， 优选大于30dB)，零填充性能差的直接后果是：覆盖水平不均匀、天线附近信号弱、其它天线参数：风速阻抗、端口隔离、馈线连接端口，当在基站天线的垂直面中采用赋形波束设计时，为了使服务区域中的辐射水平更均

7、匀，需要较低旁瓣的第一个零点。 由于高增益天线的垂直半功角较窄，因此尤其需要零填充技术来有效提高近覆盖。通常，如果零深度相对于主波束大于-26dB，这意味着天线具有零填充。零填充、天线类型、全向天线(H=360度，V-通常更小，增益更大)、定向天线(H360度，V-通常更小，增益更大)、机械天线(H360度，V-通常更小，增益更大)、电控天线(H360度，V-通常更小，增益更大)、郊区县低然而，很容易引起方向图变形、改变共线阵列天线元件的相位、改变垂直和水平分量的大小以及改变组合电场强度， 使得天线所有方向上的场强同时增加或减少，确保天线方向图不会发生很大变化，步进0.1度，并允许待机调整。

8、当机械倾斜角度大于15度时，图案变形。双极化天线(H360，V-通常较小增益较大)，天线类型，全向天线(H=360，V-通常较小增益较大)，定向天线(H360，V-通常较小增益较大)，机械天线(H360，V-通常较小增益较大)，电可调天线(H360然而，很容易引起方向图变形，改变共线阵列天线元件的相位，改变垂直和水平分量的大小，并改变组合电场强度， 使得天线所有方向上的场强同时增加或减少，确保天线方向图不会发生很大变化，步进0.1度，并允许待机调整。 当机械倾斜角度大于15度时，图案变形。双极化天线(H360度，V-通常较小，增益较大)，天线的隔离度，即天线之间的耦合损耗，是指发射机发射信号的

9、功率与到达另一个发射机输出级(接收机输入级)的信号功率之间的比值(单位为分贝)，该比值可能产生互调产物。发射天线和接收天线之间的充分隔离，但也要确保接收机的脱敏要求，即防止接收机的低噪声放大器增益因强离信道信号而降低；一般来说，它是由位于同一基站或附近基站的发射机产生的带外信号，这将增加该基站的带内噪声码分多址网络建设采用与全球移动通信系统网络共址的建设方案，大多数码分多址基站与全球移动通信系统基站共址。此时，不同系统站之间不可避免地会存在相互干扰，这会降低接收机灵敏度、过载或互调干扰，最终导致系统性能下降。因此，我们必须考虑两个基站之间的天线隔离。当发射和接收天线位于同一位置时，空间的水平距

10、离应明显长于垂直距离。通常，无线系统之间的隔离应为5060分贝。系统间无干扰的最小隔离指数为40dB。为了保证天线隔离，要求发射机间距Ac为50dB，两个发射机之间的垂直间距约为3，水平间距约为40。这意味着在885915 MHz(=0.339-0.328米)时，至少需要1米的垂直间距和13.6米的水平间距。两个基站天线与不同运营商的隔离度为40dB，仅满足“天线间耦合损耗”的要求。它不能解决由于两个基站天线接近而引起的“闪电反击”和“塔阻塞损失”的问题。天线安装规范，隔离符合30dB要求。天线和塔之间的距离超过1米。同一小区中分集接收天线之间的距离大于3m。全向天线之间的水平距离超过4米。不

11、同平台上天线之间的垂直距离超过1米。避雷针保护范围内，天线垂直度不超过2度。天线的选择是发射和接收空间电磁波的重要设备，是发射系统的最后一级，也是接收系统的主要设备。1dB天线性能的改善等于2dB系统性能的改善。3dB天线的改进相当于1倍系统发射功率和1倍系统接收功率的改进。天线是一种能量集中的器件，某些向上辐射的增强意味着水平波瓣与垂直波瓣成反比，当天线增益不变时，水平波瓣的宽度可以在某一方向上增加辐射强度和增益。当增益较小时，垂直波瓣和水平波瓣的角度较大。天线单元数量越多，天线增益越高，天线孔径(有效接收表面)越大，天线越长。低增益天线(低于16dBi)可以更好地控制覆盖范围和干扰。它用于

12、室内覆盖和室外贴片(盲区)与微蜂窝微基站。*中等增益天线(1618dBi)在小覆盖半径内的垂直波瓣可以使信号更加均匀。相邻扇区的信号强度更合理*大小适中，覆盖强度好，在波瓣宽度小、零点深的大容量区域支持高增益天线(18dBi以上)，适用于高速公路、隧道和狭长地形(通常有预倾角)的覆盖；尺寸大，成本高，支持广泛的覆盖范围，需要强大的风速阻力。对于码分多址三扇区站的应用，水平波瓣=85度适用于郊区的重叠覆盖。水平波瓣=65度适用于狭窄的公路和隧道，减少了城市地区的软开关。建议使用水平波瓣宽度=33度的天线。具有垂直波瓣宽度的天线适用于基站建在山上覆盖群山的村庄(零深度效应很弱)。选择前后性能较好的

13、天线有助于改善开关性能、调整天线参数和调整天线悬挂高度。控制切换(导致FER增加和掉话)、控制容量(流量平衡)、避免孤岛效应(无法切换)、调整天线俯仰角=反正切(h/R)/2、h为天线悬挂高度、R为覆盖半径、A为所选天线的垂直波瓣角、天线布局调整、不合理的天线布局(障碍物的影响)、基站的重新定位等。同一扇区中分集天线之间的距离大于10，=C/F=(3 * 108)/(800 * 106)=0.375米。调整天线参数时，不应阻挡天线的发射方向，应避免强反射体、覆盖孔洞、调整天线参数和调整天线的下倾角在移动通信中，为了确定基站的有效覆盖区域，需要确定最大路径衰落或其他限制因素(例如基站的接收灵敏度

14、和基站的发射功率)。通过优化上行链路和下行链路之间的平衡，小区可以在预定覆盖半径内具有更好的通信质量。下行链路(以分贝表示):pinms=pout BTS-lduplpbts-lpb ts gabts cori gams gdms-islantbts-lpdownms是移动站接收的功率；PoutBTS是基站的输出功率；LduplBTS是合路器和双工器的损耗；LpBTS是馈线电缆、跳线、连接器等的损耗。基站天线；GaBTS是基站发射天线的增益；柯里是基站天线的方向系数；GaMS是移动台接收天线的增益；GdMS是移动台接收天线的分集增益；伊斯兰BTS是双极化天线的极化损耗；LPdown是下行链路路

15、径损耗；上行链路(以分贝表示):pin BTS=pout ms-lduplpbts-lpb ts gabts cori gams GD BTS-lpup GTA pin BTS是基站接收的功率；PoutMS是移动站的输出功率；LduplBTS是合路器和双工器的损耗；LpBTS是馈线电缆、跳线、连接器等的损耗。基站天线；GaBTS是基站接收天线的增益；柯里是基站天线的方向系数；GaMS是移动台发射天线的增益；GdBTS是基站接收天线的分集增益；Gta是使用塔式放大器带来的增益；LPup是上行链路路径损耗。根据上下行平衡原则，上行路径损耗等于下行路径损耗，即LPdown=LPup，系统余量为DL，

16、移动台的劣化储备为DNMS，基站的劣化储备为DNBTS，移动台的接收机灵敏度为MSsense，基站的接收机灵敏度为BTSsense，lotus为Lother损耗，如建筑物穿透损耗、汽车损耗和人体损耗。在覆盖区域中的任何一点，pin ms-dl-dnms-lotus=ms sense pin BTS-dl-dnms-lotus=BTS sense上行链路和下行链路平衡的目的是调整基站的传输功率。使覆盖区域边界上的点(离基站最远的点)满足：pinms-dl-dnms-lotus=mssense，使基站最大发射功率的计算公式为poutbts=mssense-btssensse poutms gdbts-gdmsislantbts-GTA DNMS-DNBTS，无线传输链路预算，穿透损耗(约527分贝)，人体损耗(约17分贝)，车辆损耗(约810分贝)，馈线损耗(约4.3分贝/100米-90分贝)一般来说，移动通信信号传播的平均值随着距离的增加而减小，但是信号电平会经历快衰落和慢衰落。慢衰落是信号被接收点周围的地形反射，使得信号电平在几十米的范围内变化很大。如果移动站移动没有任何障碍，信号水平只与发射机的距离有关。因此，某一点的信号电平通常是指几十米内的平均信号电平。这个信号的变化是正态分布的。不同形状和物体的标准偏差不同，通常约为68dB。快衰落