05天馈子系统

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1、第5章天馈子系统5.1概述本章主要讲述基站天馈子系统的组成及各组件的工作原理，内容包括：l天馈子系统组成l天线l馈线l塔顶放大器5.2天馈子系统的组成天馈子系统主要包括天线、馈线、跳线和塔放等，它们的连接关系如图5-1所示。图5-1天馈系统连接示意图天馈子系统主要功能是作为射频信号发射和接收的通道，将基站调制好的射频信号有效地发射出去，并接收UE发射的信号。5.3天线天线是发射的最后端和接收的最前端，天线的类型、增益、覆盖方向、前后比都会影响系统性能，网络设计者可根据用户量、覆盖范围等进行选择。5.1.1天线的工作原理天线是一种转换器，它将在传输线中传输的电磁波转换为在空间中传播的

2、电磁波，同时也将在空间中传播的电磁波转换为在传输线中传输的电磁波。在移动通信系统中使用的基站天线一般为由基本单元振子组成的天线阵列，如图5-2所示。图5-1天线示意图其中单元振子一般为长度是半个波长的半波振子，馈电网络一般采用等功率的功分网络。天线的接头一般采用DIN型（7/16''）接头，接头的位置一般在天线的底部，也有装在天线的背部。在结构上，用天线罩将单元振子和馈电网络密封，以保护天线不易损坏。天线罩的材料一般为玻璃钢材料，其特点是对电波的损耗较小，强度也较好。由于天线工作在室外环境中，为了防止进水对天线的性能产生影响，在天线的底部一般都有排水孔。5.1.2天线的种类基站天线

3、按照水平方向图的特性可分为全向天线与定向天线两种，按照极化特性可分为单极化天线与双极化天线两种。一般全向天线多为单极化天线，定向天线有单极化天线和双极化天线两种。全向天线在水平面内的所有方向上辐射出的电波能量都是相同的，但在垂直面内不同方向上辐射出的电波能量是不同的。定向天线在水平面与垂直面内的所有方向上辐射出的电波能量都是不同的。单极化天线多为垂直极化天线，其振子单元的极化方向为垂直方向，而双极化天线多为45度斜极化天线，其振子单元为左斜45度与右斜45度相交叉的振子，如图5-3所示。图5-1天线种类示意图双极化天线相当于两副单极化天线合并在一副天线中，采用双极化天线可以减少塔上

4、天线数量，减少工程安装的工作量，因而可以减少系统成本，目前得到广泛的使用。5.1.2天线的主要指标(1)极化方向指天线在最大辐射方向上辐射出的电场矢量的方向。天线辐射出的电波由电场与磁场矢量构成，而电磁场矢量的方向在不同的空间方向上是不同的，在最大辐射方向的电场矢量方向定义为天线的极化方向。天线的极化方向一般与单元振子的方向一致。(2)水平面方向图指天线的远区辐射电场的幅度在水平面内随角度变化函数的曲线，水平方向图反映了天线在水平面上的辐射特性，如理想全向天线的水平方向图是一个圆。一般水平方向图是按最大辐射方向的电场幅度值进行归一的。图5-4所示为-65度天线的水平方向图。图5-1

5、天线水平方向示意图(2)水平面波瓣宽度在水平面方向图上，在最大辐射方向的两侧辐射功率下降3dB的两个方向之间的夹角为水平面波瓣宽度。通常所说的65度天线即指水平波瓣宽度为65度的天线。(3)垂直面方向图指天线的远区辐射电场的幅度在垂直面内随角度变化函数的曲线，垂直方向图反映了天线在垂直面上的辐射特性。垂直方向图也是按最大辐射方向的电场幅度值进行归一的。对于定向天线，主瓣上侧的副瓣应尽可能的小，因为太大的上副瓣会使较多的干扰进入系统，影响通信质量。图5-5所示为-65度天线的垂直方向图。图5-2天线垂直方向示意图(1)垂直面波瓣宽度在垂直面方向图上，在最大辐射方向的两侧辐射功率下降3

6、dB的两个方向之间的夹角为垂直面波瓣宽度。(2)增益指在相同输入功率条件下，天线在最大辐射方向上某一点所产生的功率密度与理想点源天线在同一点所产生的功率密度的比值。增益反映了天线将电波集中发射到某一方向上的能力，一般来讲天线的增益越高，波瓣宽度越窄，天线发射出的能量也越集中。(3)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。(4)前后比该指标只对定向天线有意义。指天线前向最大辐射方向的功率密度与后向最大辐射方向的功率密度的比值。前后比反映天线对后向干扰的抑制能力。(5)无源互调所谓无源互调特性是指接头、馈线、天线、滤波器等无源部件工作在大功率信

7、号条件下由于部件本身存在非线性而引起的互调效应。通常都认为无源部件是线性的，但是在大功率条件下无源部件都不同程度地存在一定的非线性，这种非线性主要是由以下因素引起的：l不同材料的金属的接触；l相同材料的接触表面不光滑；l连接处不紧密；l存在磁性物质。(6)承受的功率指天线可以承受的最大发射功率，超出该指标范围的发射信号可能会导致天线的损坏。(7)天线间隔离度为了保证分集性能和减小发射机的反向互调，主分集天线必须有足够的隔离度。一般要求主分集天线间的隔离度大于30dB。