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四、不同环境的基站天线选择原则
无线网络规划中，天线的选择是一个很重要的部分，应 根据网络的覆盖要求、话务量、干扰、和网络的服务质 量等实际情况来选择天线。
• 城区环境：
➢半功率宽度为65°以减小相邻扇区的重叠区
➢采用中等增益天线
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• 郊区环境：
➢ 半功率宽度为90°，一般不采用全向站型
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• 在无线通信系统中,与外界传播媒介的接口 是天线系统,天线的性能直接关系到整个网 络的质量。
• 主要学习天线工作的基本原理和技术性能 指标的含义。
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学习目标
• 了解电波是如何辐射的，如何传播的 • 掌握天线的各项性能的概念 • 熟悉调整天线的方法 • 了解基站天线选择的基本原则 • 熟悉天线共用器的有关知识
两种天线倾斜方法: 机械俯仰角
电调俯仰角
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机械俯仰角与电调俯仰角
• 用机械方式使天线下倾是改变天线垂直方向辐射 特性最简单的方法，也是目前通用的方法。
• 电调俯仰角：通过改变馈入各振子的信号相位， 可以改变天线主瓣的下倾角度。
电调俯仰角的优点就是天线在各方位角度的方向 图下倾都是一致的，这样水平平面上波瓣的半功 率角将保持恒定。但电调俯仰角天线的造价比较 昂贵，目前尚未广泛应用。
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电下倾的产生
无下倾时 在馈电网络中 路径长度相等
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有下倾时 在馈电网络中 路径长度不相等
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对天线俯仰角的优化
• 对天线俯仰角，在优化时通常将天线垂直平面方 向图中上3dB半功率点指向小区边界，而不是将 最大辐射方向对准小区边界，这样做的目的是为 进一步增强本小区覆盖场强。
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天线俯仰角的计算公式为：
• 另一个是利用反射板把辐射控制到单侧方向， 将平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖 天线。
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• 由四个半波振子组成的垂直直线阵的增益 约为8dB,一侧加有反射板的四元式直线阵， 其增益为（14～17）dB，即常规板状天线， 也就是所说的低增益天线。一侧加有反射 板的八元式直线阵，其增益约为（16～19） dB，即加长型板状天线，即所说的高增益 天线。
波长
1/4波长
1/4波长
1/2波长
振子
一个1/2波长的半波振子 在 800MHz 约 300mm长
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电压在中心最小
半波振子上的场分布
电流在中心最大
电场在中心最强
磁场在中心最大
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3、电磁波的传播
• 通过电场、磁场之间不断的能量转换，电磁波得 以从半波振子向外传播，电场和磁场的方向与传 播方向保持垂直。
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
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磁场
电场
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二、天线的参数
• 1、天线方向性
• 方向性对于发射天线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.
• 用电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形来表示
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3、天线的极化
• 指在天线的最大辐射方向上的电场矢量的空间 指向。——极化方向
• 若在任何时间都保持不变——直线极化 ➢若电场矢量方向与地面平行——水平极化波 ➢若电场矢量方向与地面垂直——垂直极化波
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4、天线的其它技术指标
• 电压驻波比：由于天线输入阻抗和特性阻 抗的不一致，反射波和入射波在馈线上叠 加形成驻波。相邻电压最大值和最小值之 比称为电压驻波比。
➢电压驻波比过大，将缩短通信距离，并且
反射功率返回发射机功放部分，容易烧坏
功放管。
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• 回波损耗:天线接头处的反射功率与入射功 率的比值.——天线的匹配
• 前后比：后瓣电平与最大波束电平之差。
——后向干扰 >40dB
• 旁瓣抑制:旁瓣电平与最大波束电平之差.。
——同频干扰 >18dB
• 天线尺寸和重量
• 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。
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一个单一的半波振子具有“面包圈” 形的方向 图
顶视
侧视
水平面
垂直面
方向不同辐射的电磁场强度不同
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方向图比较
理想孤立 波源
定向天线
理论半 波振子
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天线的波瓣与参数
旁 瓣
后瓣
主瓣
参数：零功率波瓣宽度 旁瓣电平
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• θ＝arctg（H／R）十Am
• 其中H为天线高度，R为小区半径，Am是修 正值，常取天线垂直平面的半功率角α/2。
θ
H
θ
R
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2、波束宽度与覆盖区域的关系
水平方向图的波束宽度与覆盖区域面积有关 垂直方向图的波束宽度决定区域内功率的分布
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机械下倾情况下的波束覆盖
无下倾
机械下倾
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3、室内覆盖系统 • 微蜂窝基站+有线接入室内覆盖系统 • 采用直放站
• 风载荷
• 工作温度和湿度
• 雷电防护等
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三、无线覆盖的主要技术 • 1、天线俯仰角:
18o
一般来讲，当天线垂直安装时，
其最大增益方向朝着地平线。
40m
S S’ S’’
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由于基站天线均架设于高塔上，这样为保证 处于地面上的接收者有足够的功率覆盖， 天线就必须倾斜，具体倾斜角度由塔高和 用户与基站的距离d来决定
之间，因而辐射很微弱；将两导线张开电场就散
播在周围空间，因而辐射增强。
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• 当导线的长度 L 远小于波长 λ 时，辐射很微弱；导 线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电 流变换将大大增加，因而就能形成较强的辐射。
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同轴线变为天线示意图
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2、半波振子-----全向天线
• 结构：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。
半功率点波瓣宽度 前后功率比
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2、天线增益
• 增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理 想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方 之比，即功率之比。增益一般与天线方向图有关， 方向图主瓣越窄，后瓣、旁瓣越小，增益越高。
在阵中有4个对称振子
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天线提高增益形成的主要途径。
• 一是采用多个半波振子排成一个垂直放置的直 线阵，半波振子越多，增益越大，能量也越集 中于水平方向上。
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一、天线基本知识
• 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
Blah blah blah blah
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• 1、电磁波是如何辐射的?
•
导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁
波的辐射，但辐射的能力与导线的长度和形状有
关。若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线