无线维护岗位认证教材天馈系统.ppt
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1、,1,无线维护篇系列教材之 天馈系统介绍,中国电信无线维护 岗位认证培训教材,2,内容介绍,第1章 天线介绍 第2章 馈线介绍 第3章 分集天线 第4章 天线的选用,天线是什么?,有效地辐射和接收无线电波的装置,称为天线。 无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由天线接下来(仅仅接收很小很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机。,天线的发射和接收功能,发射天线是一种将高频已调电流的能量变换为电磁波的能量,并将电磁波辐射到预定方向的装置。 接收天线是将无线电波的能量变换为高频电流能量,同时还能分辩出由预定方向传来的电磁波
2、的装置。 接收天线和发射天线的作用是可逆的过程。,电性能参数 半波振子天线 工作频段 增益 方向图 水平、垂直波瓣3dB宽度 下倾角 前后比 旁瓣抑制与零点填充 输入阻抗 驻波比 极化方式 天线口隔离,机械参数 尺寸 重量 天线罩材料 外观颜色 工作温度 存储温度 风载 迎风面积 接头型式 包装尺寸 天线抱杆 防雷,天线基本技术参数及含义,天线基础半波振子(Dipoles),对称振子是一种经典的、迄今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
3、的振子,称半波对称振子,天线基础半波振子(Dipoles),使用数学中的微积分理论可以推算出半波振子天线的辐射图,GAIN= 10log(4mW/1mW) = 6dBd,半波振子(Dipoles)辐射图,天线方向图(Pattern),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。
4、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。,天线增益,天线增益的计算:指天线在最大辐射方向的增益系数。 在相同输入功率就的条件下,天线在某方向某点产生的功率密度s1与理想点源(效率100%)同一点产生的功率密度s0的比值。 G(、)=s1(、)/s0 单位:dBi 在相同输入功率就的条件下,天线在某方向某点产生的功率密度p1与 半波对称振子增益系数的比值。 G (、)= s1(、)/ GA0 单位:dBd G(、)= G (、)+ 2.15 dBi=dBd+2.15,半波振子,理想点源(无耗均匀辐射器),eg: 0dBd = 2.15dBi,dBd and dBi,
5、定向天线增益,dBi vs. dBd,PLAN VIEW,isotropic,dipole,dB Gain ref Dipole (dBD),dB Gain ref isotropic (dBi),0dBi (ref),0dBD (ref),定向天线,天线增益实例,EIRP (有效辐射功率) 实例,波束宽度(Beamwidth),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
6、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,基站天线三扇区覆盖,20、30的品种多用于狭长地带或高速公路的覆盖;65品种多用于密集城市地区典型基站三扇区配置的覆盖,90品种多用于城镇郊区地区典型基站三扇区配置的覆盖,垂直波瓣3dB宽度,定向天线: 全向天线:,垂直平面的半功率角( 3dB宽度) 48,33,15,8等,定义了天线垂直平面的波束宽度。垂直平面的半功率角越小,偏离主波束方向时信号衰减越快,在越容易通过调整天线倾角时,可以准确控制覆盖范围。,下倾角(Down Tilt),为使主波瓣指向
7、地面, 安置时需要将天线适度下倾,可分为以下: 机械下倾 固定电子下倾 可调电子下倾,不下倾 Non down tilt,电调下倾 Electronic downtilt,机械下倾 Mechanical downtilt,各种下倾的覆盖,天线下倾角的调整是网络优化中的一个非常重要的事情。选择合适的俯仰角可以使天线至本小区边界的射线与天线至受干扰小区边界的射线之间处于天线垂直方向图中增益衰减变化最大的部分,从而使受干扰小区的同频及邻频干扰减至最小;另外,选择合适的覆盖范围,使基站实际覆盖范围与预期的设计范围相同,同时加强本覆盖区的信号强度。,天线下倾角的调整,一般来说,俯仰角的大小可以由以下公式
8、推算: =arctg(h/R)A/2 其中:-天线的俯仰角 h-天线的高度 R-小区的覆盖半径 A-天线的垂直平面半功率角 上式是将天线的主瓣方向对准小区边缘时得出的,在实际的调整工作中,一般在由此得出的俯仰角角度的基础上再加上1-2度,使信号更有效地覆盖在本小区之内,并且 要通过路测不断修改。,前后比,方向图中,前后瓣最大值之比称为前后比,记为 F / B 。前后比越大,天线的后向辐射(或接收)越小。前后比F / B 的计算十分简单- F / B = 10 Lg (前向功率密度) /( 后向功率密度),对天线的前后比F / B 有要求时,其典型值为 (18 - 30)dB,特殊情况下则要求达
9、(35 - 40)dB 。,后向功率,前向功率,上下旁瓣抑制,对于基站天线,人们常常要求它的垂直面(即俯仰面)方向图中,主瓣上方第一旁瓣 尽可能弱一些。这就是所谓的上旁瓣抑制 。基站的服务对象是地面上的移动电话用户,指向天空的辐射是毫无意义的。,旁瓣抑制与零点补充,功率容量,一般天线功率容量范围: 251500W 基站天线功率容量: 应大于200W,输入阻抗Impedance,天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与电流的比值。天线与馈线的连接,最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗,这时馈线终端没有功率发射,馈线上没有驻波,天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓,天线的匹配工作就是消除天
10、线输入阻抗中的电抗分量,使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。 匹配的优劣一般用4个参数来衡量,即反射系数、行波系数、驻波比和回波损耗。4个参数之间有固定的数值关系,使用哪一个出于习惯。在我们的日常维护中,用的较多的是驻波比和回波损耗。 一般移动通信天线的输入阻抗是50欧。,9.5 W,Forwarda: 10W,Backward: 0.5W,Return Loss: 10log(10/0.5) = 13dB VSWR (Voltage Standing Wave Ratio),回波损耗 Return Loss,回波损耗: 它是反射系数绝对值的倒数,以分贝值表示。回波损耗的值在0dB 到 无穷
11、大之间,回波损耗越小表示匹配越差,回波损耗越大表示匹配越好。0表示全反射,无穷大表示完全匹配。在移动通信系统中,一般要求回波损耗大于14dB。,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,影响基站的服务性能。,电压驻波比
12、(VSWR),电压驻波比(VSWR),学员练习:体会电压驻波比,回波损耗,辐射功率之间联系,天线极化方式(Polarization),垂直极化,水平极化,+ 45倾斜极化,- 45倾斜极化,极化是指电磁波在传播的过程中,其电场矢量的方向和幅度随时间变化的状态。接收天线的极化方向只有同被接收的电磁波的极化形式一致时,才能有效地接收到信号。 一般使用的天线为单极化的。,双极化天线,把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起,或者, 把 +45 极化和 -45 极化两种极化的天线组合在一起,就构成了一种新的天线-双极化天线。,极化方式与无线传播关系,Power Transfer Between A
13、ntenna A and Antenna B,A,Cross-Polarized,当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时,接收到的信号都会变小,也就是说,发生 极化损失。例如:当用+ 45 极化天线接收垂直极化或水平极化波时,或者,当用垂直极化天线接收 +45 极化或 -45极化波时,等等情况下,都要产生极化损失 当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时,例如用水平极化的接收天线接收垂直极化的来波,天线就完全接收不到来波的能量, 这种情况下极化损失为最大。,1000mW ( 1W),1mW,10log(1000mW/1mW) = 30dB,天线口隔离,理想的极化完全隔离是没有的。馈
14、送到一种极化的天线中去的信号多少总会有那么一点点在另外一种极化的天线中出现。 例如下图所示的双极化天线中,设输入垂直极化天线的功率为1W,结果在水平极化天线的输出端测得的输出功率为 1mW,则隔离度为30dB.,工作频段,CDMA800系统: 选用824896MHZ天线。 工作带宽89682472MHZ CDMA1900系统 选用18501990MHZ的天线,天线尺寸,长宽高 长:与垂直波瓣、增益有关 宽:与水平波瓣有关 高:与所采用的天线技术有关,天线重量,影响运输、施工,天线罩材料,PVC, ABS, fiberglass等 防晒、防冻,防盐雾,阻燃,抗老化等,天线外观颜色,Good-lo
15、oking, environment-protecting,伪装天线,伪装天线,物理参数,工作温度: 典型范围:-40C +70C 存储温度: 典型范围:-40C +70C 风载: Eg: 160 km/h 迎风面积: 越大越好 接头形式: 7/16”DIN,N,SMA,female,物理参数,风载、风符合:Wind Load Eg: 83N at 160km/h 迎风面积:Flat Plate Area 越小越好 接头类型Connector Type 7/16DIN,N,SMA female,天线抱杆,Mast diameter 45-90mm,天线防雷,Direct Ground,避雷器,
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