天馈线系统配置及实施(CMMB)

天线的方向图 把天线在空间辐射强度随方位、俯仰角度分布的曲 线 图形叫天线方图。 天线方向图通常是一个三维空间的曲面图形。 主平面方向图 在工程上为了方便表示起见，常用两个相互正交主平面上 的剖面图来表示天线的方向图。 E面方向图（电场矢量与传播方向构成的平面） H面方向图（磁场矢量与传播方向构成的平面） 在移动通信中，单极化采用垂直极化天线。由于电场垂直 地平面，所以把E面方向图叫垂直面方向图。 磁场与地面平行，所以把H面方向图又叫水平面方向图。
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天馈线系统配置与实施
介绍提纲
1 2
天线的基础知识
常用产品介绍
3 4
5 4
天线系统配置与铁塔的测量
天线系统的安装指导
天线系统的调试
一、天线的基础知识
1、无线电波的基本知识
无线电波的概念:
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。
2 M 0 m 2 0
效率
它是指天线辐射出去的功率（即有效地转换电磁 波部分的功率）和输入到天线的有功功率之比。是 恒小于1的数值。
P P
A

A
100 %
P P

P
L
100 %
R R

R
L
Biblioteka Baidu
100 %
增益系数
其定义为：
G D (倍数 )
A
G=10㏒G (dB)
副瓣电平

在天线的主平面方向图中，除了主瓣之外， 把比主瓣小的所有辐射瓣都叫副瓣，把紧邻主瓣 的副瓣叫第一副瓣。在归一化dB方向图中副瓣 电平均为－dB. 不管是在微蜂窝基站中使用的全向天线还是 定向板状天线，当主波束下倾时，上第一副瓣会 越区造成干扰，因而要用赋形技术来抑制上第一 副瓣电平。

按旋向圆极化天线有：
右旋圆极化（RHCP） 左旋圆极化（LHCP）
旋向的定义： 根据国际电信联盟规定，顺传播方向看，让大拇指指 向传播方向，四指的旋转方向则表示极化方向。如果符合右 手法则，则称为右旋圆极化；如果符合左手法则，则称为左 旋圆极化。
交叉极化

天线可能在非预定的极化上产生不需要的极化分 量。例如：水平极化天线，也可能产生垂直极化分量， 把这种不需要的极化波就称作交叉极化波，也叫做正 交极化波。对线极化波，如果需要的是垂直极化波， 那么水平极化波就是交叉极化波。对圆极化或者椭圆 极化波，如果需要右旋圆极化波或者左旋椭圆极化波， 那么左旋圆极化波或者右旋椭圆极化波则为它的交叉 极化波。
常用dB表示天线增益的大小。常用两种方法定义天线的增 益。 ①相对理想点源（各向同性辐射体）其单位用dBi表示； ②相对半波偶极子，其单位用dBd表示。 由于自由空间半波长偶极子的增益为2.15dBi，故dBd比 dBi大2.15dB。 Gd=10㏒G-2.15 (dBi) =Gi-2.15 (dBd)
把天线在空间辐射强度随方位、俯仰角度分布的 曲线图形叫天线方向图。天线方向图通常是一个三 维空间的曲面图形。 在工程上为了方便表示起见，常用两个相互正交 主平面上的剖面图来表示天线的方向图。 E面方向图（电场矢量与传播方向构成的平面） H面方向图（磁场矢量与传播方向构成的平面） 方向函数：方向图的数学表示式，通常用f(θ ， φ )表示。令在最大辐射方向上方向函数的值等于1， 此时的方向函数称为归一化方向函数：F(θ ，φ )= f(θ ，φ )/ f(θ ，φ )max
5）、驻波比
用来表示天馈线系统匹配状况。驻波比是馈线上电压（或 电流）的最小值与最大值之比。
V I
SWR
max
V

max
min
I

min
1 1
6）、带宽
天线电参数满足规定指标的频率范围。 工程中，人们习惯把驻波比（VSWR）小于某些给定值的频段定义为天线的工 作带宽。 把天线电参数（如VSWR、增益、方向图等）不超过用户所允许值的频率 称作天线的工作带宽。 工程中，人们习惯把VSWR小于某些给定值的频段定义为天线的工作带宽。 例如以VSWR≤1.1来定义天线的工作带宽。常用相对带宽（BW%）来 表征天线的带宽。
3、天线的主要电参数
极化 方向图、方向函数 方向系数 效率 增益系数 天线的阻抗 驻波比与行波系数 带宽 功率容量
第一章 无线电波和超短波的基本知识
天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极 化方向
垂直极化
水平极化
+ 45度倾斜的极化
- 45度倾斜的 极化
1)、极化
极化损失

极化损失是指收发天线极化不一致而造 成的增益损失，下面是几种典型情况： ⑴线极化收发天线极化正交，在理论上， 接收不到信号，增益损失无穷大； ⑵圆极化收发天线极化正交，在理论上， 增益损失无穷大： ⑶收发天线一个为线极化天线，另一个为 圆极化天线，增益损失为3dB
2)、方向图、方向函数
副瓣
把主瓣（最大辐射瓣）以外的辐射瓣统称 天线的副瓣。在归一化dB方向图中，副瓣电平均 为－dB 紧邻主瓣的副瓣叫第一副瓣。 由在主波束下倾时，上第一副瓣会越区造 成干扰，所以要用赋形技术抑制上第一副瓣电平

前／后比（F／B）

在水平面或垂直面方向图中，把天线在前向
（Φ ＝0°）(最大辐射方向)辐射功率P与后向（ Φ ＝180°± 30° ）最大辐射功率Pmax 之比定义为 天线的前后辐射比。 在归一化dB方向图中，前后比就是后向Φ ＝ 150°~ 210°范围内的最大副瓣电平的－dB数。
天线的增益
增益是天线极为重要的参数，它表示空间能量集 中程度 常用dB表示天线增益的大小。 常用两种方法定义天线的增益。 ①相对理想点源（各向同性辐射体）其单位 用dBi表示； ②相对半波偶极子，其单位用dBd表示。 由于自由空间半波长偶极子的增益为2.15dBi，故 dBd比dBi大2.15dB。
方向图
半功率波束宽度 （HPBW）
定义：在主平面（E面或H面）方向图中把功率 下降一半的波束宽度叫半功率波束宽度。 在场强方向图中，场强下降0.707倍所 夹的角度； 在归一化dB方向图（最大值为０dB）中， －３dB所夹的角度。
零深
主瓣与副瓣、副瓣与副瓣之间的凹点叫零深。 把主瓣与第一副瓣之间的凹点叫第一零深，在移动通信中， 由于下第一个零深会影响通信，所以往往采用赋形天线技术来 填零。
无线电波的基本知识
直视距离和发射天线以及接收天线的高度有关系，并受到地球曲率半径 的影响。由简单的几何关系式可知 AB＝3.57( HT 1/2 +HR 1/2 )(公里)
A
发射天线高HT
RT
O'
RR
B
接收天线高HR
由于大气层对超短波的折射作用，有效传播直视距离为 AB＝4.12 (HT
1/2
+HR
极化是由电场矢量端点随时间变化时运动轨迹的形状、取 向和旋转方向决定的。 无线电波的极化，常以大地作为标准面。 水平极化：电场矢量与地面平行 垂直极化：电场矢量与地面垂直 斜线极化：电场矢量与地面倾斜某一角度 圆极化：电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上 投影是一个圆时，称为圆极化。沿电磁波传播方向看去，电 场矢量随时间反时针方向旋转，成左螺旋关系，称左旋圆极 化。反之，若成陈右螺旋关系，称右旋圆极化。轨迹为一椭 圆，称为椭圆极化。
3dB 波束宽度 - 3dB点 60° (eg) 峰值 - 3dB点 Peak - 3dB 15° (eg) Peak Peak - 3dB 32° (eg)
10dB 波束宽度 - 10dB点 120° (eg) 峰值 - 10dB点 Peak - 10dB
Peak
Peak - 10dB
俯仰面即垂直面方向图
天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化 方向
垂直极化
水平极化
+ 45度倾斜的极化
- 45度倾斜的极化
双极化天线
两个天线为一个整体 传输两个独立的波
V/H (垂直/水平)
倾斜 (+/- 45°)
圆极化天线
在侦察、干扰和卫星通信、全球定位系统多用圆极化天线， 如GPS天线。 用两个空间正交、时间上也正交（相位差900）的线极化天线 可以合成圆极化天线。 用圆极化天线可以消除一次反射造成的多路径干扰。 圆极化天线的参数 ①轴比（AR）＝20lgEa/Eb ②倾角 ③旋向
无线电波的基本知识
无线电波的波长、频率和传播速度的关系：
可用式 λ ＝Ｖ/ｆ 表示。在公式中，Ｖ为速度，单位为米/秒；ｆ
为频率，单位为赫芝；λ 为波长，单位为米。由上述关系式不难看出，同一 频率的无线电波在不同的媒质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。
波长
无线电波的基本知识
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。
3）、方向系数
方向性系数是用来表示天线向某一个方向集中辐射电磁波 程度（即方向性图的尖锐程度）的一个参数。为了确定定向 天线的方向性系数，通常以理想的非定向天线作为比较的标 准。 某一天线的方向性系数是它在某一辐射功率下，在某一接 收点产生的辐射功率密度与非定向天线的在同样辐射功率同 一接收点生的辐射功率密度之比。 按照上面的定义，由于定向天线在各个方向上的辐射强度 不等，故天线的方向性系数也随着观察点的位置而不同，在 辐射电场最大的方向，方向性系数也最大。通常如果不特别 指出，就以最大辐射方向的方向性系数作为定向天线的方向 D S E 性系数。 S E
极化匹配

实际使用中，收发天线之间要得到最大功 率传输，不仅要求收发天线均与馈线匹配，而 且要求收发天线极化方向必须一致，把收发天 线极化一致也叫做极化匹配。对线极化天线， 发射天线用垂直极化，那么接收天线也必须用 垂直极化；对圆极化天线，如果发射天线为右 旋圆极化天线，那么接收也必须使用右旋圆极 化天线。
主平面方向图的表示方法
通常用三种方法表示主平面方向图
场强方向图 功率方向图 dB方向图
归一化方向 图
为了表示方便起见，在工程中常用归一化方 向图。 在振幅方向图中，把用方向图中最大功率除 过的方向图叫归一化方向图。

显然功率方向图的最大值为1，副瓣电平则 远远小于1。 方向图的最大值则为０dB，副瓣电平则为－ dB。
方向图
上旁瓣抑制
与方向图有关的几个参 数
主瓣（半功率波束宽度HPBW） 副瓣（上第一副瓣） 零深（下第一个零深） 前／后比（F／B比）
波束宽度
在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣。主瓣两半功率 点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好， 抗干扰能力越强。
天线的输入阻抗（VSWR）
把天线输入端的电压（V）与电流（I）之比定义为天线的 输入阻抗：Zin＝v/I
由于基站的输出阻抗为50Ω，常用50Ω 同轴电缆连接基站与天线，为了实现最佳阻抗 匹配，希望天线的输入阻抗为50Ω纯电阻。但 天线的实际阻抗并不完全等于50Ω，且含有电 抗分量。 工程中常用电压驻波比（VSWR）来表 示天线的阻抗特性。如果VSWR＝1，则表示 完全匹配， 即zin=50Ω
dBd 和 dBi的区别
一个单一对称振子具有面包 圈形的方向图辐射
一个各向同性的辐射器在所 有方向具有相同的辐射
对称振子的增益为2.17dB
一个天线与对称振子相比较的增益 用“dBd”表示 一个天线与各向同性辐射器相比较的 增益用“dBi”表示 例如: 3dBd = 5.17dBi
4）、天线的阻抗
1/2)(公里)
2、天线的作用
将传输线中的高频电磁能 转成为自由空间的电磁波， 或反之将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电 磁能。
天线的重要性
发射机的输出功率要靠天线才能有效地辐射出去； 要选用合适的天线才能将所辐射的功率发送到希望服务的地区； 质量不好的天线将影响播出和接收信号的质量； 天线工作环境差，维护困难，问题不易及时发现，一旦出现问题将 造成停播的重大事故。所以是安全播出和监测的薄弱环节。
无线电波的基本知识
无线电波和光波一样，它的传播速度 和传播媒质有关。无线电波在真空中的传 播速度等于光速。我们用Ｃ＝３００００ ０公里／秒表示。在媒质中的传播速度为： Ｖ＝Ｃ/（ε ）1/2，式中ε 为传播媒质的相 对介电常数。
无线电波的基本知识
电磁波的传播
振 子 电场
磁场 电场 电波传输方向
磁场 电场