01 WCDMA天線原理及選型

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,WCDMA,天線原理及選型,WCDMA,網(wǎng)絡規(guī)劃組制作,前言,天線在無線通信系統(tǒng)中起著重要的作用。,WCDMA,中各種場景下天線的選型會直接影響到網(wǎng)絡的性能。,課程內容,T,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標,第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術,第一章 天線原理,第一節(jié) 天線的作用,第二節(jié) 天線工作原理,第三節(jié) 天線工作帶寬,第四節(jié) 天線極化,無線作用,把從導線上傳下來的電信號做為無線電波發(fā)射到空間,.,。,收集無線電波并產生電信號,將傳輸線中的高頻電磁能 轉成為自由空間的電磁波，或反之將自由空間中的電磁波轉化為傳輸線中的高頻電磁能。,天線示意圖,第一章 天線原理,第一節(jié) 天線的作用,第二節(jié) 天線工作原理,第三節(jié) 天線工作帶寬,第四節(jié) 天線極化,天線工作原理,導線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導線的長短和形狀有關,；,當導線的長度增大到可與波長相比擬時，導線上的電流就大大增加，因而就能形成較強的輻射。通常將上述能產生顯著輻射的直導線稱為振子。,天線工作原理,兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。,每臂長度為四分之一波長，稱為半波振子。,全長與波長相等的振子，稱為全波對稱振子。,將振子折合起來的，稱為折合振子。,1/2波長,1/4波長,1/4波長,1/2波長,波長,天線工作原理,第一章 天線原理,第一節(jié) 天線的作用,第二節(jié) 天線工作原理,第三節(jié) 天線工作帶寬,第四節(jié) 天線極化,天線工作帶寬,無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍內工作的，通常，工作在中心頻率時天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。,天線工作帶寬有幾種不同的定義：,一種是指天線增益下降三分貝時的頻帶寬度；,一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。,在移動通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說，就是當天線的輸入駐波比,1.5,時，天線的工作帶寬。,第一章 天線原理,第一節(jié) 天線的作用,第二節(jié) 天線工作原理,第三節(jié) 天線工作帶寬,第四節(jié) 天線極化,天線極化,天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向,垂直極化,水平極化,+45度傾斜的極化,-45度傾斜的極化,雙極化天線,V/H(,垂直/水平),傾斜,(+/-45),兩個天線為一個整體,傳輸兩個獨立的波,極化損失,當來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，在接收過程中通常都要產生極化損失，例如：當用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時，都要產生分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；,當接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時，接收天線也就完全接收不到來波的能量，這時稱來波與接收天線極化是隔離的。,極化隔離,隔離代表饋送到一種極化的信號在另外一種極化中出現(xiàn)的比例,1000,mW,(,即1,W),1,mW,在這種情況下的隔離為,10log(1000mW/1mW)=30dB,課程內容,T,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標,第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術,按輻射方向劃分,圖：定向天線,圖：全向天線,按外形劃分,板狀天線,帽形天線,鞭狀天線,面狀天線,按極化方式劃分,課程內容,T,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標,第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術,第三章 天線主要指標,第一節(jié) 天線電氣指標,第二節(jié) 天線機械指標,天線主要電氣指標,天線增益,增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產生的場強的平方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。,dBd,和,dBi,的區(qū)別,一個單一對稱振子具有面包圈形的方向圖輻射,對稱振子的增益為,2.17dB,一個天線與對稱振子相比較的增益用,“,dBd,”,表示,一個天線與各向同性輻射器相比較的增益用,“,dBi,”,表示,例如,:3dBd =5.17dBi,天線方向圖,對稱半波振子方向圖,頂視,側視,定向天線方向圖,全向天線方向圖,天線其它電氣指標,前后比,方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向接收性能就好。,后向功率,前向功率,以,dB,表示的前后比 =10,log,典型值為,25dB,左右,(前向功率,),(,反向功率,),波束寬度,方位即水平面方向圖,120(,eg),峰值,-10dB,點,-10dB,點,10,dB,波束寬度,60(,eg),峰值,-3dB,點,-3dB,點,3,dB,波束寬度,15(,eg),Peak,Peak-3dB,Peak-3dB,32(,eg),Peak,Peak-10dB,Peak-10dB,俯仰面即垂直面方向圖,在方向圖中通常都有兩個瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱 為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強。,波束寬度,天線是一種能量集中的裝置，在某個方向輻射的增強意味著其他方向輻射的減弱。通常可以通過水平面波瓣寬度的縮減來增強某個方向的輻射強度以提高天線增益。在天線增益一定的情況下，天線的水平波束寬度與垂直波束寬度成反比，其關系可以表示為：,其中：,Ga,為天線增益，單位：,dBi,；,為垂直波束寬度，單位：角度；,為水平波束寬度，單位：角度。,波束寬度,例如：某一全向天線，增益,11dBi,，水平波束寬度,360,，其垂直波束寬度為：,由于設計和制造工藝上的差異，實際全向天線的垂直波束寬度往往比上述計算結果要小。兩者差別越小，說明天線設計得越好。,波束寬度,圖 天線增益與波束寬度的關系,天線下傾,機械下傾,電下傾,天線駐波比,9.5,W,80,ohms,50,ohms,朝前:10,W,返回:0.5,W,天線互調產生原因,存在磁性物質,連接處不緊密,不同材料的金屬的接觸,相同材料的接觸表面不光滑,第三章 天線主要指標,第一節(jié) 天線電氣指標,第二節(jié) 天線機械指標,天線的主要機械指標,天線輸入接口,天線尺寸,天線重量,風載荷,工作溫度,濕度要求,雷電防護,三防能力,課程內容,T,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標,第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術,天線選型原則城區(qū),天線選取原則：,工作頻率,1710 2170 MHz,45,雙極化,65,水平波束寬度,15,dBi,增益,預置,6,電下傾或,0 10,可調電下傾,+0 15,可調機械下傾,上副瓣抑制,+,零點填充,25dB,前后比。,應用環(huán)境特點：,站址分布較密，要求單基站覆蓋范圍小，盡量 減少越區(qū)覆蓋的現(xiàn)象，減少導頻污染，提高網(wǎng)絡質量和容量。,天線選型原則郊區(qū),65,或,90,水平波束寬度,一般不采用預置電下傾的天線，即使采用下傾，一般下傾角也比較小。,應用環(huán)境特點：,郊區(qū)的應用環(huán)境介于城區(qū)環(huán)境與農村環(huán)境之間，有的地方可能更接近城區(qū)，基站數(shù)量不少，這時覆蓋與干擾控制在天線選型時都要考慮。而有的地方可能更接近農村地方，覆蓋成為重要因素。因此在天線選型方面可以視實際情況參考城區(qū)及農村的天線選型原。,天線選型原則農村,天線選取原則：,定向天線,工作頻率,1710 2170 MHz/,垂直極化,/90,水平波束寬度,/18,dBi,增益,/,不預置下傾,/,零點填充。,全向天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/11 dBi 增益/不預置下傾/零點填充。,應用環(huán)境特點：,基站分布稀疏，話務量較小，覆蓋要求廣。有的地方會采用孤站覆蓋，覆蓋是最受關注的問題，這時應結合基站周圍需覆蓋的區(qū)域來考慮天線的選型。,天線選型原則公路,天線選取原則：,定向天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/30 水平波束寬度/21 dBi 增益/不預置下傾/零點填充。,“,8”,字形天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/雙向 70 水平波束寬度/14 dBi 增益/不預置下傾/零點填充。,心形天線,工作頻率,1710 2170 MHz/,垂直極化,/210,水平波束寬度,/12,dBi,增益,/,不預置下傾,/,零點填充。,應用環(huán)境特點：,該應用環(huán)境下話務量低、用戶高速移動、此時重點解決的是覆蓋問題。公路覆蓋以帶狀覆蓋為主，故多采用雙扇區(qū)站或,8,字形全向站；在穿過鄉(xiāng)鎮(zhèn)，旅游點的地區(qū)也可采用三扇區(qū)或心形全向站。,天線選型原則山區(qū),天線選取原則：,定向天線,工作頻率 1710 2170 MHz/垂直極化/90 水平波束寬度/15 dBi 增益/預置電下傾/零點填充。,全向天線,工作頻率,1710 2170 MHz/,垂直極化,/11,dBi,增益,/,預置電下傾,/,零點填充。,應用環(huán)境特點：,在偏遠的丘陵山區(qū)，山體阻擋嚴重，電波的傳播衰落較大，覆蓋難度大。以下這幾種情況比較常見：盆地型山區(qū)建站、高山上建站、半山腰建站、普通山區(qū)建站等。,天線選型原則近海,天線選取原則：,定向天線,工作頻率,1710 2170 MHz/,垂直極化,/30,水平波束寬度,/21,dBi,增益,/,不預置下傾,/,零點填充。,應用環(huán)境特點：,話務量較少，覆蓋面廣，無線傳播環(huán)境好。對近海的海面進行覆蓋時，覆蓋距離主要受地球球面曲率、無線傳播衰減限制。考慮到地球球面曲率的影響，對海面進行覆蓋的基站天線一般架設得很高，超過,100m,。,天線選型原則隧道,天線選取原則：,定向天線,工作頻率,800 2200 MHz/,垂直極化,/55,水平波束寬度,/11.5,dBi,增益的對數(shù)周期天線（考慮與,GSM/DCS,共用）。,應用環(huán)境特點：,話務量不大，基本不存在干擾控制的問題，主要是天線的選擇及安裝問題。,天線選型原則室內,天線選取原則：,全向天線,工作頻率,800 2500 MHz/,垂直極化,/360,水平波束寬度、,90,垂直波束寬度,/2dBi,增益。,平板,定向天線,工作頻率,800 2500 MHz/,垂直極化,/90,水平波束寬度、,60,垂直波束寬度,/7dBi,增益。,對數(shù)周期天線,工作頻率,800 2500 MHz/,垂直極化,/55,水平波束寬度、,50,垂直波束寬度,/11.5dBi,增益,應用環(huán)境特點：,為解決室內覆蓋問題，通常是建設室內分布系統(tǒng)，將基站的信號通過有線網(wǎng)絡直接引入到室內各區(qū)域，再通過各室內天線完成信號收發(fā)，從而達到消除室內覆蓋盲區(qū)，抑制干擾，為室內用戶提供良好的網(wǎng)絡覆蓋。,課程內容,T,第一章 天線原理,第二章 天線分類,第三章 天線主要指標,第四章 天線選型原則,第五章 天線新技術,動態(tài)多波束天線系統(tǒng),動態(tài)多波束天線系統(tǒng),主要特點,:,多波束形成,波束方向可控,波瓣寬度可控,波束距離可控,動態(tài)多波束天線系統(tǒng)應用,負載平衡,動態(tài)多波束天線系統(tǒng)應用,蜂窩優(yōu)化,-,有效的調整覆蓋,動態(tài)多波束天線系統(tǒng)應用,專用波束分配,智能天線,與多波束天線的區(qū)別,智能天線,兩種算法,切換多波束,自適應波束,多波束切換,T T T T T T,開 關 矩 陣,控 制 系 統(tǒng),基 站,自適應多波束,T T T T T T,波束形成網(wǎng)絡,自適應算法控制,信 號 處 理,智能天線,減少功率,