【資料名稱】：WCDMA天線原理及選型

【資料作者】：華為

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WCDMA天線原理及選型


學(xué)習(xí)完此課程，您將會(huì)：
掌握天線的作用、基本原理、常見分類、主要技術(shù)指標(biāo)，從而指導(dǎo)如何進(jìn)行典型場(chǎng)景下的天線選型。

第一章天線原理
第二章天線分類
第三章天線主要指標(biāo)
第四章天線選型原則
第五章天線新技術(shù)

第一章 天線原理
1.1天線的作用
1.2天線工作原理
1.3天線工作帶寬
1.4天線極化

1.1天線作用
把從導(dǎo)線上傳下來的電信號(hào)做為無線電波發(fā)射到空間
收集無線電波并產(chǎn)生電信號(hào)


天線的作用：
將饋管中的高頻電磁能轉(zhuǎn)成為自由空間的電磁波；
反之將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為饋管中的高頻電磁能。

1.2天線工作原理
導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān)；
當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。
1.2天線工作原理

1.3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(nèi)工作的。通常，工作在中心頻率時(shí)天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)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3dB時(shí)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(dòng)通信系統(tǒng)中天線工作帶寬是按后一種定義的。具體的說，就是當(dāng)天線的輸入駐波比≤1.5時(shí)，天線的工作帶寬。

1.4天線極化
天線的極化方向：天線輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向
雙極化天線
兩個(gè)天線為一個(gè)整體
傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波
極化損失
當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)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(shí)，都要產(chǎn)生3dB的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；
當(dāng)接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時(shí)，接收天線也就完全接收不到來波的能量，這時(shí)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(hào)在另外一種極化中出現(xiàn)的比例


第二章 天線分類
2.1按輻射方向劃分
2.2按外形劃分
2.3按極化方式劃分
2.1按輻射方向劃分
2.2按外形劃分
2.3按極化方式劃分


第三章 天線主要指標(biāo)
3.1天線電氣指標(biāo)
3.2天線機(jī)械指標(biāo)
天線主要電氣指標(biāo)
天線增益
增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線在最大輻射方向與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比。
增益一般與天線方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。
dBd 和 dBi的區(qū)別
天線方向圖
天線輻射的電磁場(chǎng)在固定距離上隨角坐標(biāo)分布的圖形，稱為方向圖。用輻射場(chǎng)強(qiáng)表示的稱為場(chǎng)強(qiáng)方向圖，用功率密度表示的稱之功率方向圖，用相位表示的稱為相位方向圖。
在移動(dòng)通信工程中，通常用功率方向圖來表示，分為水平方向圖和垂直方向圖。
天線方向圖
天線其它電氣指標(biāo)
前后比
方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。前后比越大，表示天線的定向接收性能就越好。

波束寬度
天線增益與波束寬度的關(guān)系
天線下傾
天線駐波比
天線互調(diào)

天線的主要機(jī)械指標(biāo)
天線輸入接口
天線尺寸
天線重量
風(fēng)載荷
工作溫度
濕度要求
雷電防護(hù)
三防能力



第四章 天線選型原則
4.1天線選型原則－城區(qū)
應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：
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(dǎo)頻污染，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和容量。

天線選取原則：
工作頻率：1710 ~ 2170 MHz
極化方式：±45° 雙極化
水平波束寬度65°
增益：15 dBi
下傾方式：
預(yù)置 6°電下傾、或0 ~ 10° 可調(diào)電下傾 ；
0 ~ 15°可調(diào)機(jī)械下傾
前后比：≥ 25dB
其他：上副瓣抑制 + 零點(diǎn)填充
4.2天線選型原則－郊區(qū)
應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：
郊區(qū)的應(yīng)用環(huán)境介于城區(qū)環(huán)境與農(nóng)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(shí)覆蓋與干擾控制在天線選型時(shí)都要考慮。而有的地方可能更接近農(nóng)村地方，覆蓋成為重要因素。因此在天線選型方面可以視實(shí)際情況參考城區(qū)及農(nóng)村的天線選型原則。
65°或 90° 水平波束寬度
一般不采用預(yù)置電下傾的天線，即使采用預(yù)置電下傾，一般下傾角也比較小。
4.3天線選型原則－農(nóng)村
應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：
基站分布稀疏，話務(wù)量較小，覆蓋要求廣。有的地方會(huì)采用孤站覆蓋，覆蓋是最受關(guān)注的問題，這時(shí)應(yīng)結(jié)合基站周圍需覆蓋的區(qū)域來考慮天線的選型。
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(yù)置下傾 / 零點(diǎn)填充
全向天線
工作頻率 1710 ~ 2170 MHz / 垂直極化 / 11 dBi 增益 / 不預(yù)置下傾 / 零點(diǎn)填充
4.4天線選型原則－公路
應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：
該應(yīng)用環(huán)境下話務(wù)量低、用戶高速移動(dòng)、此時(shí)重點(diǎn)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(diǎn)的地區(qū)也可采用三扇區(qū)或心形全向站。
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(yù)置下傾 / 零點(diǎn)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(yù)置下傾 / 零點(diǎn)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(yù)置下傾 / 零點(diǎn)填充。
4.5天線選型原則－山區(qū)
應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：
在偏遠(yuǎn)的丘陵山區(qū)，山體阻擋嚴(yán)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(yù)置電下傾 / 零點(diǎn)填充。
全向天線
工作頻率 1710 ~ 2170 MHz / 垂直極化 / 11 dBi 增益 / 預(yù)置電下傾 / 零點(diǎn)填充。
4.6天線選型原則－近海
應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：
話務(wù)量較少，覆蓋面廣，無線傳播環(huán)境好。對(duì)近海的海面進(jìn)行覆蓋時(shí)，覆蓋距離主要受地球球面曲率、無線傳播衰減限制�？紤]到地球球面曲率的影響，對(duì)海面進(jìn)行覆蓋的基站天線一般架設(shè)得很高，超過 100m。
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(yù)置下傾 / 零點(diǎn)填充。

4.7天線選型原則－隧道
應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：
話務(wù)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。

天線選取原則：
小于2公里：建議選擇10-12dBi的八木/對(duì)數(shù)周期/平板天線安裝在隧道
口內(nèi)側(cè)對(duì)2km以下的公路隧道進(jìn)行覆蓋；
大于2公里：建議采用泄漏電纜等解決。
4.8天線選型原則－室內(nèi)
應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：
為解決室內(nèi)覆蓋問題，通常是建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)，將基站的信號(hào)通過有線網(wǎng)絡(luò)直接引入到室內(nèi)各區(qū)域，再通過各室內(nèi)天線完成信號(hào)收發(fā)，從而達(dá)到消除室內(nèi)覆蓋盲區(qū)，抑制干擾，為室內(nèi)用戶提供良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
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(duì)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

動(dòng)態(tài)多波束天線系統(tǒng)
動(dòng)態(tài)多波束天線系統(tǒng)應(yīng)用
主要特點(diǎn):
多波束形成
波束方向可控
波瓣寬度可控
波束距離可控

動(dòng)態(tài)多波束天線系統(tǒng)
負(fù)載平衡

動(dòng)態(tài)多波束天線系統(tǒng)應(yīng)用
專用波束分配
智能天線
智能天線