基站天线基础理论
MOBI Antenna Technologies (SHENZHEN) Co., Ltd.
一. 天线概念
什么是天线?
将传输线中的高频电磁能转成为自由空间的电磁波 将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电磁能
Blah blah blah bl ah
传输线演变为天线
半波振子
806-960 -45 806-960 +45 1710-2170 1710-2170 +45 -45
满足多系统共站的建设需求，节约站址资源
减少配置型号数量，降低管理成本
远程遥控调节电子下倾角，降低运营成本
电子下倾角独立可调，便于网络规划、优化
基于AISG协议，与多个品牌系统设备兼容
双频宽带天线
MB3BH/MF-65-17/18DE10/8
Freq(MHz) Gain(dB) Polar HBW（°） VBW（°） USS（dB） 790-896 16.5 ±45° 67 8.5 ≧15 824-960 17 ±45° 65 8 ≧15 1710-1920 17.2 ±45° 68 7.5 ≧15 1920-2300 17.6 ±45° 65 6.5 ≧15 2300-2700 18 ±45° 63 5.5 ≧15
RCU
AISG Cable
Jumper
RRU
Antenna
Antenna
Antenna
RCU
RCU
RCU
Jumper Smart Bias T
Feeder
Smart Bias T
BTS
基站天线产品发展趋势
移动通信系统的频谱分布
1710 1755 1850 1910 1930 1990 2110 2170 2300 2700 698 808 820 849 869 894 25MHz
18MHz
18MHz 12MHz
30MHz
30MHz
25MHz
45MHz
60MHz
60MHz
45MHz
700MHz
Cellular
GSM1800
PCS
UMTS2100
WIMAX/LTE
790 798
870
960
1710
2170
2300
2B Band 3BH Band 3BL Band 4B Band
1/4 Wavelength 1/2 Wavelength 1/4 Wavelength Dipole 波长与频率的关系 1800MHz ：166mm 900MHz ：333mm
公式：300/f(G) mm
半波振子上的场分布
2.自由空间中的电磁波
１. 无线电波 什么叫无线电波？无线电波是一种能量传输形式，在传 播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两 者又都垂直于传播方向。
波长
无线电波的极化
无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化
的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电 波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为 垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极 化波。
V/H (Vertical/Horizontal)
由上面的定义可导出电压反射系数和回波损耗的关系 RL=-20lg 电压反射系数和驻波比VSWR的关系
=(VSWR-1)/(VSWR+1)
工程上如何控制、选择驻波比
VSWR>1时，说明输进天线的功率有一部分被反射回来，
从而降低了天线的辐射功率 7/8“电缆损耗5dB/100m，是在VSWR=1（全匹配）情况 下测的；有了反射功率，就增大了能量损耗，从而降低了馈 线向天线的输入功率 VSWR越大，反射越大，匹配越差。那么，驻波比差， 到底有哪些坏处？在工程上可以接受的驻波比是多少？一个 适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进 行折中权衡的。
无源互调
互调是指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪音信号。 具有两个载波信号的互调失真频率实例 频率A及B上的载波，产生如下互调信号： 1阶： A，B 2阶： （A+B），（A-B） 3阶： （2A±B），（2B ±A） 4阶： （3A±B），（3B ±A），（2A±2B） 5阶： （4A±B），（4B ±A），（3A±2B），（3B ±2A） 互调失真如何影响系统的性能？ • 较高功率的发射信号通常会混合产生互调信号，最后进入接收波段。 • 而基站天线接收的信号通常功率较低。 • 如果互调信号与实际的接收信号具有相近或较高的功率，系统会误把互调 信号视为真实信号。
朝前: 10W 50 ohms 返回: 0.5W 80 ohms 9.5 W
这里的回波损耗为 10log(0.5/10) = -13dB
由此可算出回波损耗：RL＝10lg(10/0.5)=13dB 功率反射系数： 2＝0.5/10＝0.05
电压反射系数
驻波比定义为
＝0.2238
VSWR=(1+)/(1- )＝1.57
VSWR
Isolation（dB） PIM3（dBc） Dimensi1.5
≧30 ﹤-150
﹤1.5
≧30 ﹤-150 1330*168*105 6
﹤1.5
≧30 ﹤-150
GSM1800
PCS1900
UMTS2100
WIMAX2300
LTE2600
宽频多系统电调天线
﹤1.5 ≧30 ﹤-150
≧25
﹤1.5 ≧30 ﹤-150
GSM1800
PCS1900
UMTS2100
WIMAX2300
LTE2600
多频天线共站方案
共站解决方案
806-960MHz/1710-2170MHz
单 频 天 线
多 频 天 线
增益:14/17, 16/17, 17/18 dBi（可选） 型号.:4 /2(内置合路器)
天线增益与波束宽度的关系
一般说来，天线的主瓣波束宽度越窄，天线增益越高。当旁瓣 电平及前后比正常的情况下，可用下式近似表示
前后比
后向功率
前向功率
F/B = 10 log
(前向功率) （后向功率)
typically ： 25dB
交叉极化比
意义：提高分集接收效果
一般要求：10dB，120范围内
交叉极化比
0
电调天线优点
减少选型数量、降低投资管理成本
站点无需停机、无需攀爬站塔，即可调节倾角
根据话务量快速调节小区覆盖范围
降低站点维护成本
与机械下倾角比较，减少覆盖区域变形
10°电子下倾
10°机械下倾
电调天线配件
Electrical Antenna
RCU
Electrical Antenna
RCU
Electrical Antenna
F/B Ratio（dB）
VSWR Isolation（dB） PIM3（dBc） Dimensions（mm） Weight（kg）
CDMA800 GSM900
≧25
﹤1.5 ≧30 ﹤-150
≧25
﹤1.5 ≧30 ﹤-150
≧25
﹤1.5 ≧30 ﹤-150 2100*380*156 25
≧25
3F Band MF Band
2600 Band
2700
698
806
824
896
1710-2700MHz 超宽带天线
MBMF-65-18DE10
Freq(MHz) Gain(dB) Polar HBW（°） VBW（°） USS（dB） F/B Ratio（dB） 1710-1920 17 ±45° 68 7.5 ≧15 ≧25 1920-2300 17.5 ±45° 65 6.5 ≧15 ≧25 2300-2700 18 ±45° 63 5.5 ≧15 ≧25
旁瓣抑制
为了减少对临近小区的干扰必须抑制上旁瓣电平，一 般要求为〉15dB
下倾角
下倾角方式：机械下倾、固定电下倾、可调电下倾、遥控电下倾
10° 电子下倾
6° 电子下倾 + 4°机械下倾
10°机械下倾
电调天线原理
2 π d sin 0 λ
对于间隔排列为d的N个 单元阵列，当相邻单元的相 位呈等相均匀分布时，天线 最大波束形成于法向正前方。 当相邻单元的相位依次相差 Φ 时，最大波束形成于θ 空间方向。
V S W R
与完全匹配(VSWR=1)相比
反射功率百分 比 增大馈线损耗(dB) （50米馈线加跳线约2.5dB自 然损耗） 减小的辐射 功率(dB) 减小辐射功率 百分比
3.0 2.0 1.8 1.5 1.4 1.3 1.2
6.0 9.5 11.0 14.0 15.5 17.5 21.0
25%(1.25dB) 11%(0.5dB) 8%(0.36dB) 4%(0.17dB) 2.8%(0.12dB) 1.7%(0.07dB) 0.8%(0.03dB)
终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系数越小，驻波系数越接近于１， 匹配也就越好。
反射(回波)损耗
当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载吸收，馈线上只有入射波， 没有反射波。馈线上传输的是行波，馈线上各处的电压幅度相等，馈 线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。 而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗 时，负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收，而只能吸收部分 能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。
RCU
控制电缆
馈线
控制电缆
天线防雷装置
控制电缆
控制天线防雷装置
CCU
基站设备
Electrical Antenna