TZBT06C11天线基本原理53.ppt
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1、TZ_BT06_C1_1 天线基本原理,中兴通讯学院 TD&W&PCS 无线团队,课程内容,天线基本原理,基站天馈结构,天线基本原理,天线电性能参数,半波振子 工作频段 输入阻抗 电压驻波比 极化方式 增益,波束宽度 下倾角 前后比 波瓣抑制和零点填充 方向图 天线口隔离,天线基本原理,增益,注意:天线只是无源传输器件,不能放大能量!,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信号的功率密度之比。 它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。,天线基本原理,对称振子是一种经典的、迄今
2、为止使用最广泛的天线,单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源,也可采用多个半波对称振子组成天线阵。 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、全长为二分之一波长的振子,称半波对称振子。,天线基础半波振子(Dipoles),天线基本原理,半波振子,理想点源(无耗均匀辐射器),0dBd = 2.15dBi,常用单位:dBd 和 dBi dBi: 表示天线在最大辐射方向场强相 对于全向辐射器的参考值。 dBd: 表示天线在最大辐射方向场强相对于半波振子的参考值 两者有一个固定的差值:dBi=dBd+2.15,天线基本原理,增益,GAIN= 10log(4mW/1m
3、W) = 6dBd,半波振子 (Dipoles),天线基本原理,天线增益实例,天线基本原理,EIRP (有效辐射功率) 实例,工作频段(Frequency Range),天线的工作频段必须与所设计系统的频段相对应,从降低带外干扰信号的角度考虑,所选天线的带宽刚好满足频带要求即可。,工作带宽( BANDWIDTH )= 896 - 824 = 72MHz,示例:CDMA 800MHz 系统天线的工作带宽,天线基本原理,天线的工作带宽,GSM 900 : 890-960MHz GSM 1800 : 1710-1880MHz GSM 双频 : 890-960MHz & 1710-1880MHz,CD
4、MA 450 : 450-468MHz GOTA 800M :806-866MHz CDMA 800 : 824-896MHz CDMA 1900 : 1850-1990MHz TD-SCDMA : 2010-2025MHZ,天线基本原理,IMT2000 : FDD频段:19201980MHz/21102170MHz FDD补充频段:17551785MHz/18501880MHz 占用60MHz+30MHz(对称频段) TDD频段:18801920MHz、20102025MHz TDD补充频段:23002400MHz 占用40MHz+15MHz+100MHz(非对称频段),3G常用工作频段,天
5、线基本原理,输入阻抗(Impedance),50,Cable 50 ohms,Antenna 50 ohms,天线基本原理,天线基本原理,电压驻波比(VSWR),电压驻波比VSWR: 微波传输线的阻抗必须与天线的输入阻抗匹配 否则就会有反射波产生,流向信号源 由反射波和入射波合成而产生的称为驻波 驻波信号振幅的最大值与最小值之比称为电压驻波比VSWR 它是行波系数的倒数,其值在1到无穷大之间。驻波比为1,表示完全匹配;驻波比为无穷大表示全反射,完全失配。在移动通信系统中,一般要求驻波比小于1.5,但实际应用中VSWR应小于1.3。过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大,影响基站的服务
6、性能。,天线分集方式,空间分集 空间分集:当两个接收天线间隔一定距离,就可接收到具有不同衰落包络的同一个信号,这两个信号的相关系数小于0.7 ,就可满足分集接收要求。空间分集对天线安装提出了要求: D10 h/D11 h是天线高度,D是天线间隔。 空间分集天线仅采用在水平方向有间隔。 极化分集 极化分集:每个载频的每个扇区使用一个45双极化天线就可以完成分集接收。 两个相互垂直的45极化是正交极化,有较好的分集接收能力。,天线基本原理,Vertical,Horizontal,+ 45degree slant,- 45degree slant,天线基本原理,极化方式(Polarization),
7、天线基本原理,极化方式(Polarization),极化方式(Polarization),单极化天线多采用垂直线极化 双极化天线多采用45双线极化,天线基本原理,天线极化方式的选取原则,在城区,基站数目较多,每个基站的覆盖半径较小,考虑到安装方便,加上城区基站调整可能性比较大,为了保证分集效果,建议采用双极化天线。 在郊区和农村,基站数目较少,每个基站覆盖半径较大,采用空间分集对接收效果略有改善,可以采用空间分集的单极化天线。 通常情况下,如果没有特殊要求,建议全部选用双极化天线,对施工和后续的调整都比较有利。,天线基本原理,天线增益,目前基站天线的增益范围从0dBi 到20dBi 以上均有应
8、用。 室外基站采用全向天线时增益多为9-12dBi,采用定向天线时增益多为15-20dBi。 水平波束相对较窄的天线多用于地广人稀的道路的覆盖,增益一般为20dBi。 室内覆盖的天线,增益一般为0-8 dBi。,天线基本原理,发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去,基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。 但实际中的天线辐射图都比较复杂,称之为天线方向图。,天线基本原理,方向图(Pattern),方向图通常都有两个或多个瓣,其中辐射强度最大的瓣称为主瓣,其余的瓣称为副瓣或旁瓣。 在主瓣最大辐射方向两侧,辐射强度降低 3 dB(功率密度降低一半)的两点间的夹角定义为波瓣
9、宽度(又称 波束宽度 或 主瓣宽度 或 半功率角)。波瓣宽度越窄,方向性越好,作用距离越远,抗干扰能力越强。 还有一种波瓣宽度,即 10dB波瓣宽度,顾名思义它是方向图中辐射强度降低 10dB (功率密度降至十分之一) 的两个点间的夹角。,天线基本原理,波束宽度(半功率角),水平波瓣3dB宽度,定向天线:65/90/105/120 全向天线:360,天线基本原理,垂直波瓣3dB宽度,定向天线,全向天线,天线基本原理,水平波瓣宽度和垂直波瓣宽度(续),在天线的水平面(垂直面)方向图上,相对于主瓣最大点功率增益下降3dB的两点之间所张的角度,定义为天线的水平(垂直)波瓣宽度(3dB宽度,可以有其它
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