《移动通信天线原理》PPT课件

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1、第9章移动通信天线原理与安装9.1天线基础知识9.2天线技术9.3天线选型9.4天线倾角规划9.5天馈系统的安装知识点天线基础知识天线选型、天线倾角规划天馈系统的安装难点天线参数分析天线倾角规划要求掌握天线基础知识及天馈系统的安装技术了解智能天线、赋形波束天线在无线通信系统中，与外界传播媒介接口是天线系统，天线的选取和设计直接关系到整个网络的质量。本章主要讲述天线的重要技术参数指标的含义和天线的种类，介绍了天线的分集和合成技术、赋形波束技术和智能天线的概念。本章还给出了各种天线的应用原则和各种无线环境下的天线选型原则，并讲述了天线下倾角的规划设计方法，最后介绍了天线安装的注意事项。9.1

2、天线基础知识在无线通信系统中，天线辐射和接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。天线的型号、增益、方向图、驱动天线功率、简单或复杂的天线配置和天线极化等都影响系统的性能。9.1.1天线增益增益是天线的最重要参数之一，天线增益的定义与全向天线或半波振子天线有关。全向辐射器是假设在所有方向上都辐射等功率的辐射器。在某一方向的天线增益是该方向上的场强与定向辐射器在该方向产生辐射强度之比，见图9.1。图9.1增益比较dBi表示天线增益是方向天线相对于全向辐射器的参考值，dBd是相对于半波振子天线参考值，两者之间的关系是：dBi＝dBd+2.15。9.1.2方向

3、图天线的辐射电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。用辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为相位方向图。天线方向图是空间立体图形，但是通常应用的是两个互相垂直的主平面內的方向图，称为平面方向图。在线性天线中，由于地面影响较大，都采用垂直面和水平面作为主平面。在面型天线中，则采用E平面和H平面作为两个主平面。归一化方向图取最大值为一。在方向图中，包含所需最大辐射方向的辐射波瓣叫天线主波瓣，也称天线波束。主瓣之外的波瓣叫副瓣或旁瓣或边瓣，与主瓣相反方向上的旁瓣叫后瓣，见图9.2：全向天线水平波瓣和垂直波瓣图，其天线外形为圆柱型；图9.3：定向

4、天线水平波瓣和垂直波瓣图，其天线外形为板状。图9.2全向天线波瓣示意图图9.3定向天线波瓣示意图通常会用到天线方向图的以下一些参数：①零功率波瓣宽度，指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。②半功率点波瓣宽度，指最大值下降到0.707（即下降3dB）点的夹角。③副瓣电平，指副瓣最大值和主瓣最大值之比。④前后比等。9.1.3极化极化是描述电磁波场强矢量空间指向的一个辐射特性，当没有特别说明时，通常以电场矢量的空间指向作为电磁波的极化方向，而且是指在该天线的最大辐射方向上的电场矢量来说的。电场矢量在空间的取向在任何时间都保持不变的电磁波叫直线极化波，有时以地面作参考，将电场矢量方向与地面平

5、行的波叫水平极化波，与地面垂直的波叫垂直极化波。由于水平极化波和入射面垂直，故又称正交极化波；垂直极化波的电场矢量与入射平面平行，称之平行极化波。电场矢量和传播方向构成平面叫极化平面。9.1.4天线其它技术指标1.电压驻波比（VSWR）VSWR在移动通信蜂窝系统的基站天线中，其最大值应小于或等于1.5:1。若ZA表示天线的输入阻抗，Z0为天线的标称特性阻抗，则反射系数为

6、Γ

7、=VSWR其中Z0为50欧姆。也可以用回波损耗表示端口的匹配特性，RL(dB)＝20log

8、Γ

9、，VSWR＝1.5:1时，R.L.＝-13.98dB。天线输入阻抗与特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形

10、成驻波，其相邻电压最大值和最小值之比就是电压驻波比。电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。2.前后比（F/B）天线的后向180°±30°以内的副瓣电平与最大波束之差，用正值表示。一般天线的前后比在18～45dB之间。对于密集市区要积极采用前后比大的天线如40dB。3.端口隔离度对于多端口天线，如双极化天线、双频段双极化天线，收发共用时端口之间的隔离度应大于30dB。4.回波损耗指在天线的接头处的反射功率与入射功率的比值。回波损耗反映了天线的匹配特性。5.功率容量指平均功率容量，天线包括匹配、平衡、移相等其它耦合装置，其所承

11、受的功率是有限的，考虑到基站天线的实际最大输入功率（单载波功率为20W),若天线的一个端口最多输入六个载波，则天线的输入功率为120W,因此天线的单端口功率容量应大于200W（环境温度为65℃时）。6.零点填充基站天线垂直面内采用赋形波束设计时，为了使业务区内的辐射电平更均匀，下副瓣第一零点需要填充，不能有明显的零深。通常零深相对于主波束大于-20dB即表示天线有零点填充，对于大区制基站天线无这一要求。高增益天线尤其需要采取零点填充