《09 WCDMA天線原理及選型》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《09 WCDMA天線原理及選型（66頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,Page,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.,HUAWEI Confidential,謝謝,,WCDMA,天線原理及選型,ISSUE1.0,前 言,天線在無線通信系統(tǒng)中起著重要的作用。,WCDMA,中各種場(chǎng)景下天線的選型會(huì)直接影響到網(wǎng)絡(luò)的性能。,Page,參考資料,W-,天饋設(shè)計(jì)指導(dǎo)書,W-,專題指導(dǎo)書 天線選型,W-,城區(qū)天線選型,W-,山區(qū)與農(nóng)村天線選型,W-,高速公路天線選型,Page,學(xué)習(xí)完此課程，您將會(huì)：,掌握天線的作用、基本原理、常
2、見分類、主要技術(shù)指標(biāo)，從而指導(dǎo)如何進(jìn)行典型場(chǎng)景下的天線選型。,目 標(biāo),Page,內(nèi)容介紹,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標(biāo),第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術(shù),Page,內(nèi)容介紹,第一章 天線原理,1.1,天線的作用,1.2,天線工作原理,1.3,天線工作帶寬,1.4,天線極化,Page,1.1,天線作用,把從導(dǎo)線上傳下來的電信號(hào)做為無線電波發(fā)射到空間,收集無線電波并產(chǎn)生電信號(hào),Page,天線的位置和作用,基站天饋系統(tǒng)示意圖,防雷保護(hù)器,主饋線（,7/8,“,）,饋線卡,走線架,接地裝置,接頭密封件,絕緣密封膠帶，,PVC,絕緣膠帶,天線調(diào)節(jié)支架,板狀天線,抱桿（
3、,50114mm,）,室外跳線,室內(nèi)超柔跳線,饋線過線窗,基站,天線的作用：,將饋管中的高頻電磁能轉(zhuǎn)成為自由空間的電磁波；,反之將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為饋管中的高頻電磁能。,Page,內(nèi)容介紹,第一章 天線原理,1.1,天線的作用,1.2,天線工作原理,1.3,天線工作帶寬,1.4,天線極化,Page,1.2,天線工作原理,導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān)；,當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。,Page,1.2,天線工作原理,兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子,
4、每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，稱為半波振子,全長(zhǎng)與波長(zhǎng)相等的振子，稱為全波對(duì)稱振子,將振子折合起來的，稱為折合振子,1/2波長(zhǎng),波長(zhǎng),1/4波長(zhǎng),1/4波長(zhǎng),1/2波長(zhǎng),Page,1.2,天線工作原理,Page,內(nèi)容介紹,第一章 天線原理,1.1,天線的作用,1.2,天線工作原理,1.3,天線工作帶寬,1.4,天線極化,Page,1.3,天線工作帶寬,無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的。通常，工作在中心頻率時(shí)天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。,天線工作帶寬有幾種不同的定義：,一種是指天線增益下降,3dB,時(shí)的頻帶寬度；,
5、一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度,;,在移動(dòng)通信系統(tǒng)中天線工作帶寬是按后一種定義的。具體的說，就是當(dāng)天線的輸入駐波比,1.5,時(shí)，天線的工作帶寬。,Page,內(nèi)容介紹,第一章天線原理,1.1,天線的作用,1.2,天線工作原理,1.3,天線工作帶寬,1.4,天線極化,Page,1.4,天線極化,天線的極化方向：天線輻射的電磁場(chǎng)的,電場(chǎng)方向,垂直極化,水平極化,+45度傾斜的極化,-45度傾斜的極化,Page,雙極化天線,兩個(gè)天線為一個(gè)整體,傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波,V/H(,垂直/水平),傾斜,(+/-45),Page,極化損失,當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過程中通常都
6、要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生,3dB,的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；,當(dāng)接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時(shí)，接收天線也就完全接收不到來波的能量，這時(shí)稱來波與接收天線極化是隔離的。,Page,極化隔離,隔離代表饋送到一種極化的信號(hào)在另外一種極化中出現(xiàn)的比例,1000,mW,(,即1,W),1,mW,在這種情況下的隔離為,10log(1000mW/1mW)=30dB,Page,問題,天線的作用是什么？天線的阻抗帶寬怎么定義的,?,雙極化天線實(shí)際是兩個(gè)天線嗎？,為什么用線極化天線接收?qǐng)A極化波會(huì)有,3dB,損失？,
7、Page,內(nèi)容介紹,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標(biāo),第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術(shù),Page,內(nèi)容介紹,第二章 天線分類,2.1,按輻射方向劃分,2.2,按外形劃分,2.3,按極化方式劃分,Page,2.1,按輻射方向劃分,定向天線,全向天線,Page,2.2,按外形劃分,板狀天線,帽形天線,鞭狀天線,面狀天線,Page,2.3,按極化方式劃分,垂直極化全向天線,垂直極化定向天線,雙極化天線,Page,問題,根據(jù)定向天線的安裝，怎樣得出它的輻射方向？,Page,內(nèi)容介紹,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標(biāo),第四章 天線選型原則,第五章
8、天線新技術(shù),Page,內(nèi)容介紹,第三章 天線主要指標(biāo),3.1,天線電氣指標(biāo),3.2,天線機(jī)械指標(biāo),Page,天線主要電氣指標(biāo),Page,天線增益,增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線,在最大輻射方向,與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比。,增益一般與天線方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。,Page,dBd,和,dBi,的區(qū)別,一個(gè)單一對(duì)稱振子具有面包圈形的方向圖輻射,對(duì)稱振子的增益為,2.15dB,一個(gè)天線與對(duì)稱振子相比較的增益用,“dBd”,表示,一個(gè)天線與各向同性輻射器相比較的增益用,“dBi”,表示,例如,:3dBd =5.15dBi,
9、Page,天線方向圖,天線輻射的電磁場(chǎng)在固定距離上隨角坐標(biāo)分布的圖形，稱為方向圖。用輻射場(chǎng)強(qiáng)表示的稱為場(chǎng)強(qiáng)方向圖，用功率密度表示的稱之功率方向圖，用相位表示的稱為相位方向圖。,在移動(dòng)通信工程中，通常用功率方向圖來表示，分為水平方向圖和垂直方向圖。,Page,天線方向圖,對(duì)稱半波振子方向圖,頂視,側(cè)視,定向天線方向圖,全向天線方向圖,Page,天線其它電氣指標(biāo),Page,前后比,方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。前后比越大，表示天線的定向接收性能就越好。,后向功率,前向功率,以,dB,表示的前后比 =10,log,典型值為,25dB,左右,(前向功率,),(,反向功率,),Page,波束寬
10、度,在方向圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱 為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強(qiáng)。,工程上一般用,3dB,波瓣寬度,。,方位即水平面方向圖,120(,eg),峰值,-10dB,點(diǎn),-10dB,點(diǎn),10,dB,波束寬度,60(,eg),峰值,-3dB,點(diǎn),-3dB,點(diǎn),3,dB,波束寬度,15(,eg),峰值,-3dB,點(diǎn),-3dB,點(diǎn),32(,eg),峰值,-10dB,點(diǎn),-10dB,點(diǎn),俯仰面即垂直面方向圖,Page,波束寬度,天線是一種能量集中的裝置，在某個(gè)方向輻射的增強(qiáng)意味著
11、其他方向輻射的減弱。通常可以通過水平面波瓣寬度的縮減來增強(qiáng)某個(gè)方向的輻射強(qiáng)度以提高天線增益。在天線增益一定的情況下，天線的水平波束寬度與垂直波束寬度成反比，其關(guān)系可以表示為：,其中：,Ga,為天線增益，單位：,dBi,；,為垂直波束寬度，單位：角度；,為水平波束寬度，單位：角度。,Page,波束寬度,例如：某一全向天線，增益,11dBi,，水平波束寬度,360,，其垂直波束寬度為：,由于設(shè)計(jì)和制造工藝上的差異，實(shí)際全向天線的垂直波束寬度往往比上述計(jì)算結(jié)果要小。兩者差別越小，說明天線設(shè)計(jì)得越好。,Page,波束寬度,天線增益與波束寬度的關(guān)系,Page,天線下傾,機(jī)械下傾,電下傾,Page,若,Z
12、,A,表示天線的輸入阻抗，,Z,0,為天線的標(biāo)稱特性阻抗，則天線的反射系數(shù)為,，。,也可以用回波損耗表示端口的匹配特性，。,VSWR=1.5:1,時(shí)，,R.L.=13.98dB,。,天線駐波比,9.5,W,80,ohms,50,ohms,朝前:10,W,返回:0.5,W,Page,天線互調(diào),互調(diào)產(chǎn)生的原因：,存在磁性物質(zhì),連接處不緊密,不同材料的金屬的接觸,相同材料的接觸表面不光滑,無源互調(diào)特性是指接頭，饋線，天線，濾波器等無源部件工作在多個(gè)載頻的大功率信號(hào)條件下由于部件本身存在非線性而引起的互調(diào)效應(yīng)。,常見影響比較大的互調(diào)：三階互調(diào),Page,內(nèi)容介紹,第三章 天線主要指標(biāo),1.1,天線電氣
13、指標(biāo),1.2,天線機(jī)械指標(biāo),Page,天線的主要機(jī)械指標(biāo),天線輸入接口,天線尺寸,天線重量,風(fēng)載荷,工作溫度,濕度要求,雷電防護(hù),三防能力,Page,內(nèi)容介紹,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標(biāo),第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術(shù),Page,內(nèi)容介紹,第四章 天線選型原則,4.5,山區(qū),4.6,近海,4.7,隧道,4.8,室內(nèi),4.1,城區(qū),4.2,郊區(qū),4.3,農(nóng)村,4.4,公路,Page,4.1,天線選型原則城區(qū),應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：,站址分布較密，要求單基站覆蓋范圍小，盡量 減少越區(qū)覆蓋的現(xiàn)象，減少導(dǎo)頻污染，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和容量。,天線選取原則：,工作頻率：,1710
14、 2170 MHz,極化方式：,45,雙極化,水平波束寬度,65,增益：,15 dBi,下傾方式：,預(yù)置,6,電下傾、或,0 10,可調(diào)電下傾；,0 15,可調(diào)機(jī)械下傾,前后比：,25dB,其他：上副瓣抑制,+,零點(diǎn)填充,Page,4.2,天線選型原則郊區(qū),應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：,郊區(qū)的應(yīng)用環(huán)境介于城區(qū)環(huán)境與農(nóng)村環(huán)境之間，有的地方可能更接近城區(qū)，基站數(shù)量不少，這時(shí)覆蓋與干擾控制在天線選型時(shí)都要考慮。而有的地方可能更接近農(nóng)村地方，覆蓋成為重要因素。因此在天線選型方面可以視實(shí)際情況參考城區(qū)及農(nóng)村的天線選型原則。,65,或,90,水平波束寬度,一般不采用預(yù)置電下傾的天線，即使采用預(yù)置電下傾，一般下傾角也比較
15、小。,Page,4.3,天線選型原則農(nóng)村,應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：,基站分布稀疏，話務(wù)量較小，覆蓋要求廣。有的地方會(huì)采用孤站覆蓋，覆蓋是最受關(guān)注的問題，這時(shí)應(yīng)結(jié)合基站周圍需覆蓋的區(qū)域來考慮天線的選型。,天線選取原則：,定向天線,工作頻率,1710 2170 MHz/,垂直極化,/90,水平波束寬度,/18 dBi,增益,/,不預(yù)置下傾,/,零點(diǎn)填充,全向天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/11 dBi 增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充,Page,4.4,天線選型原則公路,應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：,該應(yīng)用環(huán)境下話務(wù)量低、用戶高速移動(dòng)、此時(shí)重點(diǎn)解決的是覆蓋問題。公路覆蓋以帶狀覆蓋為主，故多采用雙扇區(qū)站或,
16、“8”,字形全向站；在穿過鄉(xiāng)鎮(zhèn)，旅游點(diǎn)的地區(qū)也可采用三扇區(qū)或心形全向站。,天線選取原則：,定向天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/30水平波束寬度/21 dBi 增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充。,“,8”,字形天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/雙向 70水平波束寬度/14 dBi 增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充。,心形天線,工作頻率,1710 2170 MHz/,垂直極化,/210,水平波束寬度,/12 dBi,增益,/,不預(yù)置下傾,/,零點(diǎn)填充。,Page,4.5,天線選型原則山區(qū),應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：,在偏遠(yuǎn)的丘陵山區(qū)，山體阻擋嚴(yán)重，電波的傳播衰落較大，覆蓋難度大。以下這幾種情況比較常見：盆地型山區(qū)建站、高山上建站、半山腰建站、普通山區(qū)建站等。,天線選取原則：,定向天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/90 水平波束寬度/15 dBi 增益/預(yù)置電下傾/零點(diǎn)填充。,全向天線,工作頻率,1710 2170 MHz/,垂直極化,/11 dBi,增益,/,預(yù)置電下傾,/,零點(diǎn)填充。,Page,4.6,天線選型原則近海,應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：,話務(wù)量較少，覆
09 WCDMA天線原理及選型
