基站天线 (2)

合肥学院

课程综述

题目：我国基站天线的现状和发展前景___________

系别：电子信息与电气工程系 _________

专业： _______________

班级： ___________

学号： ____________________

姓名： ________________________

导师：郑娟 __________________________

成绩： _______ 年 4 月 5 日

前言

天线，是用来发射和接收无线电波的一种金属装置。根据使用场合的不同可以分为：手持台天线、基地台天线、车载天线三大类。基站使用的天线属于基地台天线，主要作用是对电磁波进行分集接收和发送，是移动通信系统无线接入网的重要组成部分。

一．基站天线的概念

在蜂窝移动通信系统中，天线是通信设备电路信号与空间辐射电磁波的转换器，是空间无线通信的桥头堡。基站天线就是用来和终端（手机等）收发数据的天线，一般都在楼顶上。

因此基站天线是移动通信系统的重要组成部分，其特性直接影响整个无线网络的整体性能。移动通信基站天线的发展主要经历了全向天线、定向单极化天线、定向双极化天线、电调单极化天线、电调双极化天线、双频电调双极化到多频双极化天线，以及MIMO天线、有源天线等过程。

二．基站天线的技术参数

1.电性能参数

1、工作频段（Frequency Range）

2、输入阻抗

3、驻波比（VSWR）

4、极化方式（Polarization）

5、增益（Gain）

6、水平、垂直波瓣3dB宽度（H/V-Plane Half Power Beam Width）

7、下倾角（Down Tilt）

8、前后比（Front-to-Back Ratio）

9、旁瓣抑制与零点填充（Elevation Upper Side lobes & Null Fill）

10、三阶互调（Third Order Inter modulation）

2.机械性能参数

1、尺寸/重量

2、天线罩材料（Radome Material）

3、外观颜色（Colour）

4、工作温度（Operating Temperature Range）

5、存储温度（Storage Temperature Range ）

6、风载（Wind Load）

7、迎风面积（Flat Plate Area）

8、接头型式（Connector Type）

9、天线抱杆

10、防雷

三．我国基站天线的现状

在基站天线的应用方面，随着站址资源的稀缺，使得基站天线要适用于各种环境场所；由于人们对视觉和电磁污染的重视程度越来越高，使得目前基站天线的伪装和美化成为必不可少的手段；由于人们对高质量、精细化的网络优化要求，促生了多种基站天线新的应用方案；由于站址资源的稀缺，多系统共站，多系统共天线的问题也相应的提了出来。

在产业方面，随着移动通信产业的发展，我国基站天线也由网络建设初期国外全部垄断，发展到基本国产，由于竞争激烈和技术的发展，目前基站天线产品的价格已经比初期价格下降了10多倍，基站天线产业面临着过度竞争的局面。

在技术方面，随着移动通信技术的迅猛发展系统给天线提出了越来越高的要求，基站天线的小型化、宽带、多频段、高效率和更能适应系统各种要求的天线仍然是当前国内外天线领域的重要研究课题，同时天线设计及应用还要综合考虑传播、系统、工程和环境条件等方面的因素。

在系统的演进方面，随着系统的演进，作为系统的一部分，基站天线也随系统而演进。由于不同系统的差异，新的移动通信系统对天线性能提出了新的要求，这要求也带动了基站天线技术的发展。

TD-SCDMA系统作为由我国提出的第三代国际移动通信标准已经在我国得到大范围的应用。智能天线作为TD-SCDMA系统的一大特点，不但保证了系统的正常工作，而且也提升了整个系统的性能。智能天线的波束形成技术不是很新的技术，波束形成技术在雷达和声纳系统中已经有很多年的应用。由于TD-SCDMA的特性，使得TD基站的辐射要低于普通移动通信系统，其辐射的电磁辐射流通密度，更远低于国家电磁辐射限制值，完全符合环保标准，“绿色环保”当然也成为TD的一个主打词。

目前，TD-SCDMA室外基站普遍采用了智能天线技术，其天线尺寸要比之前普通的2G 天线大两倍左右。根据调查，由于智能天线尺寸的增大使得公众易形成新的辐射担忧，TD 基站天线的面子问题也是困扰基站建设的问题之一。问题的出现必然带来新的解决方案，相关基站天线厂家在基站天线在小型化和美化方面做了大量的工作，取得了一些进展。在刚刚闭幕的北京通信展上，TD基站天线在小型化和美观化方面已经取得很大进展，可以预计，TD小型化基站天线和美观化天线将在未来的网络建设中起到越来越重要的作用。

四．基站天线的发展前景

1.市场需求

⑴宽带化

随着站址资源的稀缺，使得基站天线要适用于各种环境场所；由于人们对视觉和电磁污染的重视程度越来越高，使得目前基站天线的伪装和美化成为必不可少的手段；由于人们对高质量、精细化的网络优化要求，促生了多种基站天线新的应用方案；由于站址资源的稀缺，多系统共站、多系统共天线的问题相应地提了出来，基站天线的宽带化正是在此背景下提出来的。天线的宽带化使得多系统共站以及多系统共天线成为了可能，这也有效缓解了运营商站址资源选择困难这一难题；其次，通过多系统共站公用天线可有效降低天线成本，这也符合运营商不断降低天线价格的需求。

多系统公用天线的例子如下：6 9 8～960 MHz，可同时应用于LTE700、LTE800、CDMA800、GSM900、UMTS900；1710～2690MHz，可同时应用于DCS1800、PCS1900、UMT S 2 1 0 0和L T E2 6 0 0。当前越来越多电信运营商开始对宽带天线提出了需求，如V odafone、Etisalat以及Orange等都对宽带天线提出了强烈需求，RFS作为无线射频产品的全球领先供应商，已在2009年推出超宽带天线，后续的系列化产品已全部展开研发和设计。

⑵多频带化

无线通信系统新频段的增加，驱动了多频天线的需求。多频天线可以分为二频、三频、四频和五频等。通过使用多频天线，不仅能满足天线运营商扩展新应用、满足兼容未来新技术的要求，而且结合宽带化，还能满足不同天线运营商多系统共站、多系统共天线的需求。多频天线在一定程度上增加了天线重量与迎风面积，因此如何设计较轻且具有较小风载荷的多频天线，是多频天线发展的重要方向。

⑶小型化

天线的易于安装需求、运营商绿色选址需求以及天线的可集成化需求是推动移动通信基站天线小型化的强大推动力。多频带宽带基站天线满足多系统共站、多系统共天线的需求，然而天线本身的重量与风载荷对天线的小型化提出了要求。通过天线的小尺寸及低抛物面设计，能够有效减少天线重量，使其便于安装与维护；其次通过减小其风载荷，能降低环境因素对网络覆盖的影响；再者通过天线的小型化设计，使得满足更多的运营商多系统共站，更多系统共天线的建设要求；最后与无线基站的集成化设计，能有效减少馈线损耗，提高系统容量，提高系统性能。RFS作为无线射频产品的全球领先供应商，其通过高低频共轴设计替代肩并肩设计，有效减少天线重量及风载荷。风载荷减小40%，重量则降低25%。

2.技术演进

随着3G、4G的快速发展以及运营商之间网络服务质量的激烈竞争，移动通信网络对基站天线的性能提出了更高的要求。

当前各天线设备供应商设计的很大一部分工作就是不断地降低天线成本，以应对运营商对天线价格不断降低的期望，然而在各大运营商不断追求更高网络服务质量的背景下，降低天线成本不应以牺牲天线性能为代价，特别是对于适合多系统共用天线的宽带多频化天线，