基站天线设计讲座(2)
天线知识讲座讲解
天线部分一、天线理论知识天线是将射频信号转化为无线信号的关键器件，其质量的优良和是否合理使用对无线通信工程的成败起到重要作用。
所以我们必须全面了解天线。
1、天线的方位图：方位图是天线电气性能的最重要指标它直接全面的反映出天线的辐射特性。
定义：天线的辐射电磁场在一定距离上随空间角坐标分布的图形。
由于电磁场的矢量特征包含了幅度、相位、极化方向等信息，因此，对应有：幅度方向图、相位方向图。
而电磁场的幅度可用场强和功率密度表示，所以，幅度方向图又分为场强方向图和功率方向图。
除非特殊说明，在一般情况下，通常天线方向图指的是功率方向图，幅度以dB为单位。
根据定义，天线的方向图是三维立体图，但实际获得完整的三维方向图是非常困难的。
通常根据天线的结构特点，选择两个或多个特征面测得该平面内的二维方向图如：E面方向图：通过最大辐射方向并与电场矢量平行的平面；H面方向图：通过最大辐射方向并与磁场矢量平行的平面；水平面方向图（Horizontal）：是指与地面平行的平面内的方向图；垂直面方向图（Vertical）：是指与地面垂直的平面内的方向图。
当天线为垂直极化时，H面近似为水平面，E面近似为垂直面，如果天线为水平极化则情况正好相反。
E面图和H面图只是描述了天线的功率密度的分布情况，但不能定量的反映天线的主要特征。
为了更好的描述天线的方向图，常使用半功率波束宽度、副瓣电平、前后比、第一上副瓣抑制、第一下零点填充等都是描述方向图特征的指标。
2、波瓣：零功率点波瓣宽度：主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。
半功率点波瓣宽度：在E面或H面的等距线上，主瓣最大值两边场强等于最大场强的0.707倍（或一半功率密度）的两辐射方向之间的夹角。
副瓣电平：在E面或H面的等距线上，副瓣最大值与主瓣最大值之比，通常用dB表示。
后瓣：与主瓣相反方向上的副瓣。
前后比：等距线上，主瓣功率密度最大值和后瓣功率密度最大值之比(dB)在实际应用中由于天线的上副瓣信号不能起到覆盖的作用，且常常造成越区覆盖的问题，所以我们会想方设法抑制这个方向上信号的发射，而一般与主瓣方向夹角较小的第一上副瓣的功率密度最大，影响最坏，所以我们以对它的抑制为考察指标：第一上副瓣抑制（FirstUpper Side Lobe Suppression ）。
基站天线设计讲座2
S参数；
驻波比 工作带寛； 输入阻抗
辐射模式；
方向图
解析結果显示
～S-Parameter～
S-Parameter显示
选择[HFSS]/[Result]/[Create Report] Report Type选择S-Parameter Display Type选择Rectangular Plot 点击[OK]。 Traces选择、 Category选择 S-Parameter Quantity选择S11 Function选择dB 点击[Add Trace] 点击[Done]
-90
90
-120
120
-150 -180
150
对称阵子天线
对称阵子天线的基 本尺寸长度为1/2波 长。 空气盒壁距辐射体 距离为1/4波长。 激励端口为离散端 口。
基本参数
输入工作频率等基本参数
建立计算模型
画天线
点击[Draw]/[Cylinder]
建立计算模型
切断天线 设定基 Nhomakorabea参数
输入工作频率f0,线宽w，线厚度d和端口阻抗 z0。
设置解算模型
画外圆盘
[Draw]/[Cylinder]
设置解算模型
画内圆盘
[Draw]/[Cylinder]
设置解算模型
用外圆盘减去内圆盘生成圆环；
[Ctrl]+[A]选中所有模型 选择[3D Modeler]/[Boolean]/[Subtract] 确认用Clynder1减去Clynder2，点击[OK]确认。
基站天线设计讲座2
XY Plot 1
-2.00
-4.00
dB(S(LumpPort1,LumpPort1))
-6.00
-8.00
-10.00
-12.00
-14.00
-16.00
8.00
8.50
9.00
9.50
10.00
10.50
Freq [GHz]
HFSSDesign1
Curve Info dB(S(LumpPort1,LumpPort1)) Setup1 : Sw eep1
空气盒壁距辐射体 距离为1/4波长。
激励端口为离散端 口。
基本参数
输入工作频率等基本参数
建立计算模型
画天线
点击[Draw]/[Cylinder]
建立计算模型
切断天线
利用Box把天线中间切断 点击[Draw]/[Box]
建立计算模型
用Cylinder1减去Box1.
S-Parameter显示
1. 选择[HFSS]/[Result]/[Create Report] 2. Report Type选择S-Parameter 3. Display Type选择Rectangular Plot 4. 点击[OK]。 Traces选择、 1. Category选择
S-Parameter 2. Quantity选择S11 3. Function选择dB 4. 点击[Add Trace] 5. 点击[Done]
设置解算模型
画内圆盘
[Draw]/[Cylinder]
设置解算模型
用外圆盘减去内圆盘生成圆环；
[Ctrl]+[A]选中所有模型 选择[3D Modeler]/[Boolean]/[Subtract] 确认用Clynder1减去Clynder2，点击[OK]确认。
基站天线知识
天线都是有下倾角的.合理设置天线下倾角不但可以降低同频干扰的影响，有效控制基站的覆盖范围和整网的软切换比例（对CDMA网络而言），而且可以加强本基站覆盖区内的信号强度。
通常天线下倾角的设定有两方面侧重，即侧重于干扰抑制和侧重于加强覆盖。
这两方面侧重分别对应不同的下倾角算法。
一般而言，对基站分布密集的地区应侧重于考虑干扰抑制(大下倾角)。
而基站分布较稀疏的地区则侧重于考虑加强覆盖(小下倾角)。
基站天线的知识:一、天线类型选择在移动通信网工程设计中，应该根据网络的覆盖要求、话务量分布、抗干扰要求和网络服务布紧密相关，可以将天线使用环境大致分为五种类型：城区、密集城区、郊区、农村地区、交通干线等。
1、城区基站天线城区基站密度较高，单站预期覆盖范围较小，选择基站天线时应考虑以下几方面。
（1）为减少干扰，应选用水平半功率角接近于60度的天线。
这样的天线所构成的辐射方向图接近于理想的三叶草型蜂窝结构，与现网适配性较好，有助于控制越区切换。
如下图所示。
（2）城区基站一般不要求大范围覆盖，而更注重覆盖的深度。
由于中等增益天线的有效垂直波束相比于高增益天线较宽，覆盖半径内有效的深度覆盖范围较大，可以改善室内覆盖效果，所以选用中等增益天线较好。
（3）由于城区基站天线安装空间往往有限，所以选用双极化天线比较切合实际。
综上所述，城区基站宜选用水平半功率角为60度左右的中等增益的双极化天线。
例如水平半功率角为65度的15dBi双极化天线。
2、密集城区基站天线密集城区基站天线的选择与一般城区基站类似。
但由于密集城区基站站距往往只有400米到600米，在使用水平半功率角为65度的15dBi双极化天线，且天线有效挂高35米的情况下，天线下倾角可能设置在14.0度到11.5度之间。
此时如果单纯采用机械下倾的方式，倾角过大将引起水平波束变宽，干扰增大，同时上副瓣也会引入较大干扰；而采用电子式倾角天线，则可以较好的解决波形畸变的问题，产生的干扰相对较小。
基站天线工作原理
基站天线工作原理
基站天线是无线通信系统中的重要组成部分，主要用于接收和发送无线信号。
其工作原理如下：
1. 接收信号：基站天线通过接收器接收来自用户设备（如手机）的无线信号。
当用户设备发送信号时，信号会经过空气中传播到基站天线。
2. 信号增强：基站天线会将接收到的信号进行增强和优化处理。
这些处理包括信号放大、滤波、频率选择等，以确保信号的质量和可靠性。
3. 信号转换：接收到的信号会由基站天线转换为数字信号，以便后续的处理和传输。
这个过程通常通过射频前端模块完成，将模拟信号转换为数字信号。
4. 发送信号：基站天线也可以用于发送无线信号给用户设备。
通过发送器，基站天线将数字信号转换为模拟信号，并将其发射到空气中。
5. 方向性和覆盖范围：基站天线通常具有一定的方向性，可以根据需求调整其辐射方向和角度，以实现更好的信号覆盖范围和信号强度。
不同类型的基站天线（如定向天线、全向天线）可以用于不同的场景和应用。
总的来说，基站天线通过接收和发送无线信号，实现了无线通信系统中的信号传输和覆盖功能。
它在移动通信、无线网络等领域中发挥着重要作用。
天线技术讲座ppt课件113页PPT
前后比（F/B）
波束宽度
天线的副瓣
电调天线的原理
利用遥控装置，控制天线单元的移相器， 使天线辐射单元的相位发生改变，利用相 位加权技术，使天线方向图合成为所需要 的下倾（或上倾）角度。
电调天线主要应用在城市地区。
电调和机械调节的比较
机械调节和电调节都是为了控制覆盖范 围，实验表明，在小倾角下，机械调节和 电调节效果没有区别；但是当倾角变大时， 机械调节天线下倾，会使方向图发生畸变， 而电调节可以克服这一缺点。（见下图）
• 零功率点波瓣宽度：主瓣最大值两边两个零辐 射方向之间的夹角。
• 半功率点波瓣宽度：主瓣最大值两边场强等于 最大场强的0.707倍的两辐射方向之间的夹角。
• 副瓣电平：副瓣最大值与主瓣最大值之比，通 常用dB表示。
• 后瓣：与主瓣相反方向上的副瓣。 • 前后比：主瓣最大值和后瓣最大值之比(dB)。
回波损耗
驻波、回波损耗以及反射系数间的关系
某天线驻波VSWR＝1.4， 则：r＝0.1667 ar=15.563dB Pr/Pv=2.78%
天线的增益
在相同输入功率、相同距离条件下、天线在最大
辐射方向上的功率密度与无方向性天线在该方向
上的功率密度之比定义为天线的增益Gi(单位dBi)， 有时也以无耗半波振子的增益系数(1.64)作比较标
天线主要的辐射单元
• 偶极子 • 喇叭 • 缝隙波导 • 印刷类（微带）
对称振子单元的辐射机理
由同轴线到对称振子的演变过程：
半波振子的场分布
电磁场的传播
微带贴片天线的结构
场分布
辐射机理
阵列天线
为了增强天线的方向性，提高天线的增益， 得到所需要的辐射特性，把若干个相同的天线按 一定的规律排列起来，并给予适当的激励，这样 组成的天线系统称为天线阵。组成天线阵的独立 单元称为阵元或天线单元。天线阵可分为线阵、 面阵、立体阵以及共形阵。
移动通信基站天线原理及基本知识讲座
基站天馈系统工作原理
2021/5/11
天线系统收发功能示意图
基站天馈系统基本知识----------基站天线定义
天线的定义：能够有效地向空间某 特定方向辐射电磁波或能够有效地接收 空间某特定方向来的电磁波的装置。
天线罩
• 保护天线系统免受外部环境影响的结构物。它在电气上需具有良好的电 磁辐射透过性能，在结构上能经受外部恶劣环境。
反射板
• 通常在定向基站天线的设计中出现，目的是实现天线水平面的定向辐射 与接收，增加波束收敛性
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天线性能指标
天线性能
频段（单频、双宽度 垂直面波束宽度
5.低要求场合（BP基站）
2.主波瓣下倾可控制（ 0° 、 3°、 5°、 7°） 3.焊点少、工艺好、一致性好 4.可靠性高 5.高要求场合（GSM/CDMA基 站）
基站天馈系统基本知识---------天线结构
天线基本知识
倾斜 (+/- 45°)
基站天馈系统基本知识---------天线结构
天线的辐射原理：
❖ 天线的功能：能量转换－导行波 和自由空间波的转换；定向辐射（接收） 传输线 －具有一定的方向性。
❖ 天线的作用与地位: 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，由天线接收下来（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。可见，天线是发射和接收 电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线 也就没有无线电通信。
馈电网络的作用是将射频电能按照一定关系分配到各个辐 射单元，分配的幅度比和相位差决定了辐射方向图和增益。 有基于同轴电缆和基于微带线的设计。振子是基站天线最 重要的部件之一，其设计方案的好坏直接决定了天线的辐 射性能。虽然辐射单元的结构形状各异，但从辐射原理上 可分为微带贴片和对称振子两种方案。
基站天线培训
通宇通讯TONGYU COMMUNICATION基站天线交流基站天线研发部伍裕江2010.12.23提纲天线基础知识介绍新产品介绍室外宽频天线多系统共用天线水平可调肩并肩天线双波束(BSA)天线路测性能对比常见问题天线基础什么是天线?•把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…...•收集无线电波并产生电信号Blah blahblah bl ah天线：收发机与无线信道的接口•如何才能有效辐射Tongyu Communication Equipment Co. Ltd.无线电波的传播自由空间通信距离方程：设发射功率为P T ，发射天线增益为G T ，工作频率为f . 接收功率为P R ，接收天线增益为G R ，收、发天线间距离为R，那么电波在无环境干扰时，传播途中的电波损耗L 0 有以下表达式：L 0 (dB) = 10 Lg（P T / P R ）= 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) -G T (dB) -G R (dB)[举例]设：P T = 10W= 40dBmw ；G R = G T = 7dBi ； f = 1910MHz则R = 500m 时，P R = ？解答：(1) L 0 (dB) 的计算L 0 (dB)= 32.45 + 20 Lg1910(MHz) + 20 Lg0.5 (km) -G R (dB)-G T (dB)= 32.45 + 65.62 - 6 -7 -7 = 78.07 (dB) （2）P R 的计算P R = P T / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 ( μW ) / ( 10 0.807 )= 1 ( μW ) / 6.412 = 0.156 ( μW ) = 156 ( mμW ) # 顺便指出，1.9GHz电波在穿透一层砖墙时，大约损失(10~15) dB .1. 工作频带与输入阻抗•无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减小，据此可定义天线的频率带宽。
基站天线简介介绍
基站天线的应用场景
01
02
03
移动通信网络
基站天线广泛应用于移动 通信网络中，如2G、3G 、4G、5G等网络，为手 机用户提供无线通信服务 。
无线局域网
无线局域网（WLAN）中 的接入点（AP）通常也配 备了基站天线，用于实现 无线数据传输和网络覆盖 。
其他无线通信系统
如无线城市、物联网（ IoT）等无线通信系统， 也需要基站天线来实现信 号覆盖和服务。
城市智慧化
城市智慧化建设需要大量的传感器、摄像头等设备进行数据采集和传输，基站天线将为这 些设备提供稳定、高效的无线连接，推动城市智慧化的发展。对未来通信产业影响和价值提升网络性能
基站天线的技术创新和应用拓展将不断提升网络性能，满足人们对 高速、低延迟、大连接的需求，推动通信产业的快速发展。
降低成本
详细描述
增益是衡量天线性能的重要指标之一，通常用分贝（dB）表示。增益越高，天线 在特定方向上的信号传输距离越远。因此，在基站天线设计中，通常会追求较高 的增益以增强信号覆盖范围。
半功率角
总结词
半功率角是指天线在某个方向上的信号强度降低到最大值一半的角度。
详细描述
半功率角是衡量天线方向性的重要指标。半功率角越小，说明天线在各个方向上的信号强度越均匀， 信号覆盖范围也越广。在基站天线设计中，通常会追求较小的半功率角以提高信号覆盖效果。
辐射方向
由于定向基站天线具有明 显的辐射方向性，因此可 以针对特定方向进行信号 覆盖。
信号覆盖范围
由于其较强的方向性，定 向基站天线的信号覆盖范 围相对较小。
全向基站天线
3dB波束宽度
全向基站天线的3dB波束宽度通常在70-90度之间 。
辐射方向
移动通信基站天线原理及基本知识讲座
* 电磁波的辐射
* 电磁波的辐射 导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。如 图1.1 a 所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，如 图1.1 b 所示，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。 必须指出，当导线的长度 L 远小于波长 λ 时，辐射很微弱；导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。
水平极化
1.4.1 双极化天线
垂直极化
1.4.1 双极化天线 下图示出了另两种单极化的情况：+45° 极化 与 -45° 极化，它们仅仅在特殊场合下使用。 这样，共有四种单极化了，见下图。 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。
1.4 天线的极化
垂直极化
1.4 天线的极化 天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化---是最常用的；水平极化---也是要被用到的。
天线的基本知识
天 线 基 本 知 识
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移动通信基站天线原理及基本知识讲座
汇报人姓名
1.1 天线的作用与地位
天线 1.1 天线的作用与地位 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。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。 天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。 对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的： 按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等； 按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等； 按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等； 按外形分类，可分为线状天线、面状天线等； 等等分类。
基站天线的天线增益与覆盖范围优化
基站天线的天线增益与覆盖范围优化基站天线作为无线通信系统中的重要组成部分，发挥着连接用户和网络的关键作用。
天线的天线增益和覆盖范围是设计和优化无线网络时需要考虑的重要因素。
本文将从天线增益和覆盖范围两个方面探讨基站天线的优化方法。
一、基站天线增益的意义与作用基站天线增益是指天线将发射或接收的信号能量集中在某一方向上的能力。
天线增益的大小直接影响无线信号的传输距离和覆盖范围。
天线增益的提高可以使信号传输更远，增强信号的强度和稳定性，提高系统传输性能。
因此，在设计和优化基站天线时，合理提高天线增益对于优化无线通信系统至关重要。
基站天线增益的优化方法主要有以下几种：1. 天线选择与配置优化选择合适的天线类型和配置方式对于增加天线增益至关重要。
根据实际需求和环境条件，选择适合的天线类型，如定向天线、扇形天线、阵列天线等。
同时，合理调整天线的安装高度和方向，确保信号的覆盖范围和质量。
2. 天线增益参数调整通过调整天线的增益参数，如天线的增益值、方向性、波束宽度等，可以有效提高天线的增益。
在实际应用中，根据不同的信号需求，合理调整天线增益参数，以实现最佳的信号覆盖效果。
3. 天线辐射图优化通过优化天线的辐射图，可以进一步提高天线的增益效果。
辐射图是描述天线辐射特性的图形化表示，通过调整天线辐射图的形状和方向，使信号传播更加集中和稳定，增加信号的传输距离和强度。
二、基站天线覆盖范围的优化方法基站天线的覆盖范围是指基站信号能够到达的区域范围。
在实际应用中，优化基站天线的覆盖范围可以有效提高无线网络的维护和服务质量。
以下是一些常见的基站天线覆盖范围优化方法：1. 功率控制策略合理控制基站的发射功率，可以有效优化基站天线的覆盖范围。
通过根据地理环境和用户需求等因素，灵活调整发射功率，使信号覆盖范围更加精确和合理。
2. 信道规划与频率重用通过合理的信道规划和频率重用策略，可以避免信号之间的干扰和重叠，提高基站天线的覆盖范围。
基站天线的工作原理
基站天线的工作原理基站天线是移动通信系统中最关键的部分之一，其主要作用是将电磁波信号从基站发射出去或是接收到信号。
基站天线通常就是安装在基站上的一种天线设备，其工作原理主要基于电磁波辐射，我们可以从以下几个方面来加以阐述。
1. 天线原理：首先，我们需要了解天线的辐射原理，天线本质上就是一种发射和接收电磁波的设备，它可以将电磁波信号从无线电传输系统中提取、发射和辐射到空中，或是接收从天空中下来的电磁波信号并将其转化为电信号。
具体来说，基站天线是将电磁波信号传输到空中，这里的传输是通过天线辐射电磁波的方式完成的。
2. 天线类型：基站天线主要分为室外天线和室内天线，这两种天线的安装方式和使用场景有所不同。
室外天线安装在移动通信塔上或是建筑物的屋顶上，用于向周围地区发送和接收无线电信号，范围一般是很广泛的。
室内天线则通常安装在室外天线附近，通过同轴电缆将所接收到的信号转化为室内无线电信号，用于提供室内的无线覆盖。
3. 天线系统：基站天线通常是作为无线通信系统的一部分，它们可以与通信系统中的其他设备一起协同工作。
这些设备通常包括计算机、数据终端设备、无线电链路和话音终端设备等。
通过协调这些设备，基站天线可以实现不同频段的辐射、数据传输和数字信号处理等功能，以满足用户的通信需求。
4. 天线环境：基站天线的工作环境主要包括温度、风力、降雨等因素，这些因素对基站天线的性能和使用寿命都会产生影响。
一般来说，基站天线会在经过多次的严格测试后，才会被用于与其他无线通信设备配合工作，以确保其能够在各种恶劣的环境下稳定运行。
总之，基站天线作为移动通信系统中重要的一部分，其工作原理主要是基于电磁波辐射，其类型包括室内天线和室外天线，它们与通信系统中的其他设备协同工作，以满足用户的通信需求。
在使用过程中，基站天线也需要考虑环境因素对其性能和使用寿命的影响。
移动通信基站天线原理及基本知识讲座
移动通信基站天线原理及基本知识讲座移动通信基站天线是移动通信系统中不可缺少的组成部分，它承担着信号的发射和接收任务。
在移动通信系统中，基站天线起着连接用户终端和移动通信网的桥梁作用，它负责将来自用户终端的信号进行调制，并通过无线电波形式传输到移动通信网中。
同时，基站天线还负责接收来自移动通信网的信号，并将其解调成用户终端能够识别的形式传递给用户。
下面我们将从基站天线的工作原理、基本知识以及未来发展趋势等方面进行讲解。
首先，基站天线的工作原理是基于电磁辐射的原理。
在移动通信系统中，天线通过发射和接收无线电波来实现通信。
当天线收到来自用户终端的信号时，它会将信号进行放大、调制等处理，然后通过天线辐射出去。
当其他基站收到信号时，他们会进行处理，并将信号传递到目标用户终端。
同时，基站天线也可以接收其他基站发出的信号，并通过解调等处理将其传递给用户终端。
基站天线的工作频段通常在800MHz至2600MHz之间，根据不同的通信制式和频段有不同的天线类型。
例如，对于CDMA制式的通信，通常采用的是宽带天线，而对于LTE制式的通信，通常采用的是多天线技术，以提高通信质量和速率。
此外，天线的天线增益也是衡量天线性能的重要指标之一、天线增益越高，天线的辐射效果越好，信号的覆盖范围也越广。
在移动通信系统中，天线的布局和排列也是非常重要的。
通常情况下，基站天线会根据信号的覆盖范围和干扰情况进行合理的布置。
例如，在城市中，由于建筑物的高度和密集度较高，通常采用分布式布局的方式，即将天线分布在建筑物的各个角落，以实现全方位的覆盖。
而在农村地区，由于建筑物较少，通常采用集中布局的方式，即将天线集中在一起，以实现较大的覆盖范围。
除了基本的工作原理和布局以外，基站天线的发展也面临着许多挑战和机遇。
随着移动通信技术的不断发展，对于天线性能的要求也越来越高。
例如，在5G时代，由于更高的频段和更大的数据传输量，天线需要具备更宽的工作频段和更高的天线增益。
天线基本知识及天线选型讲课稿
50 ohms
Forwarda: 10W Backward: 0.5W
80 ohms
9.5 W
回波(huí bō)损耗Return Loss： 10log(10/0.5) = 13dB 驻波比VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)
电压(diànyā)驻波比
(VSWR)
0dBi
EIRP = +39.8 dBm
Return Loss = 20 Log VSWR +1 = 14dB VSWR-1
Ant VSWR = 1.5:1
+40 dBm (10 watts)
(400mW)
+26 dBm
第十八页，共71页。
天线(tiānxiàn)电性能参数介绍及
第十六页，共71页。
天线电性能参数介绍及选型
电压(diànyā)驻波比 (VSWR)
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(gānrǎo) 加大，影响基站的服务性能。
FDD补充频段:1755—1785MHz/1850—1880MHz
占用(zhà n yò nɡ)60MHz+30MHz（对称频段）
TDD频段:1880—1920MHz、2010—2025MHz
移动通信基站天线基础知识
移动通信基站天线基础知识目录1.简介1.1 移动通信基站天线的定义1.2 移动通信基站天线的分类1.3 移动通信基站天线的应用2.移动通信基站天线类型2.1 定向天线2.2 扇形天线2.3 环形天线2.4 通用天线2.5 室内天线2.6 室外天线3.移动通信基站天线结构3.1 天线辐射元件3.2 天线射频部分3.3 天线机械部分4.移动通信基站天线的性能指标 4.1 增益4.2 波束宽度4.3 驻波比4.4 前后比4.5 频率带宽4.6 天线效率4.7 电辐射中心5.移动通信基站天线的安装与调试 5.1 天线安装位置选择5.2 天线安装注意事项5.3 天线调试步骤6.移动通信基站天线的维护与保养 6.1 定期巡视6.2 清洁保养6.3 防雷防腐7.移动通信基站天线的常见问题及处理方法7.1 信号覆盖不到位7.2 杂散泄露问题7.3 天线照射安全问题7.4 天线故障排查附件：移动通信基站天线安装示意图法律名词及注释：1.移动通信基站：在移动通信网络中,用于无线通信的设备,包括天线、基站设备等。
2.天线辐射元件：组成天线辐射系统的基本单元,负责接收和发送无线信号。
3.增益：衡量天线辐射信号强度的指标,增益越高,辐射范围越大。
4.波束宽度：指天线在水平和垂直方向上的辐射范围。
5.驻波比：衡量天线匹配性能的指标,数值越小表示天线与传输线的匹配越好。
6.前后比：衡量天线辐射信号与背景噪声的关系,前后比越大,天线接收信号的性能越好。
7.电辐射中心：天线在空间中辐射信号的中心位置。
本文档涉及附件,详见附件部分。
本文所涉及的法律名词及注释供参考,具体解释请参考相关法律文件。
附件：移动通信基站天线安装示意图法律名词及注释：1.移动通信基站：在移动通信网络中,用于无线通信的设备,包括天线、基站设备等。
2.天线辐射元件：组成天线辐射系统的基本单元,负责接收和发送无线信号。
3.增益：衡量天线辐射信号强度的指标,增益越高,辐射范围越大。
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设置解算模型
切掉Box1
[Ctrl]+[A]选中全部。 选择[3D Modeler]/[Boolean]/[Subtract] 用Clynder1减去Box1，然后点击[OK]。
设置解算模型
画出馈电端口Port
[Draw]/[Rectangle]
设置解算模型
画空气盒
选择[Draw]/[Cylinder]
材料設定
圆环材料設定
选择Cylinder1 改变材料属性，从真空改为铜。
馈电端口設定
Lumped Port設定
选中Rectangle1 选择 [HFSS]/[Excitation]/[ Assign]/[Lumped Port] 设置端口阻抗
馈电端口設定
设置Integration Line
-5.00 -60 -10.00 60
-15.00
-90
90
-120
120
-150 -180
150
解析結果显示
～Gain<2D>～
yz面的Gain
1. 2.
3. 4. 5.
Category选择Gain Quantity选择GainPhi（水平偏振）或选择 GainTheta（垂直偏振） Function选择dB 点击[Add Trace] 点击[Done]
设置计算电压的积 分线； 在Integration Line 栏，选择[New Line] 在可以建立电压的 两个端部之间画一 条直线。
只需选中起点和终点
馈电端口設定
归一化设定
S-parameter的 计算值与端口阻 抗有关； 如果使用同轴接 头，需要对50欧 姆归一化。
设置边界条件
-90
90
-120
120
-150 -180
150
垂直极化增益
设置
垂直偏振增益
Ansoft Corporation
Radiation Pattern 3
0 -30 -4.00 30
HFSSDesign2
Curve Info dB(GainTheta) Setup1 : LastAdaptive
-18.00 -60 -32.00 60
S参数；
驻波比 工作带寛； 输入阻抗
辐射模式；
方向图
解析結果显示
～S-Parameter～
S-Parameter显示
选择[HFSS]/[Result]/[Create Report] 2. Report Type选择S-Parameter 3. Display Type选择Rectangular Plot 4. 点击[OK]。 Traces选择、 1. Category选择 S-Parameter 2. Quantity选择S11 3. Function选择dB 4. 点击[Add Trace] 5. 点击[Done]
-8.00
-10.00
-12.00
-14.00
-16.00 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 Freq [GHz] 10.50 11.00 11.50 12.00
调整圆环半径r0
增加比例系数alfa=1.092
调整后的计算结果
0.00
S Parameters
XY Plot 1
Curve Info dB(S(LumpPort1,LumpPort1)) Setup1 : Sw eep1
Ansoft Corporation
HFSSDesign1
-2.00
-4.00
dB(S(LumpPort1,LumpPort1))
-6.00
-8.00
-10.00
-12.00
-14.00
-16.00 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 Freq [GHz] 10.50 11.00 11.50 12.00
-15.00
-20.00
-25.00
-30.00
-35.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 Freq [GHz] 13.00 14.00 15.00 16.00
解析結果显示
～方向性～
扫掠方向設定
选择[HFSS]/[Radiation]/[Insert Far Field Setup］ /[Infinite Sphere]
Ansoft Corporation
0.00
HFSSDesign1
-5.0,LumpPort1))
dB(S(LumpPort1,LumpPort1)) Setup1 : Sw eep1 d='0.02mm' f0='10GHz' w ='0.2mm' z0='150ohm' dB(S(LumpPort1,LumpPort1)) Setup1 : Sw eep1 d='0.02mm' f0='10GHz' w ='0.2mm' z0='200ohm' dB(S(LumpPort1,LumpPort1)) Setup1 : Sw eep1 d='0.02mm' f0='10GHz' w ='0.2mm' z0='250ohm' dB(S(LumpPort1,LumpPort1)) Setup1 : Sw eep1 d='0.02mm' f0='10GHz' w ='0.2mm' z0='300ohm'
环状天线
环状天线的长度 约等于一个波长。 空气盒壁与天线 的最短距离应大 于1/4波长。 激励端口使用集 中参数端口。
设定基本参数
输入工作频率f0,线宽w，线厚度d和端口阻抗 z0。
设置解算模型
画外圆盘
[Draw]/[Cylinder]
设置解算模型
画内圆盘
[Draw]/[Cylinder]
-46.00
-90
90
-120
120
-150 -180
150
同时显示水平和垂直增益
设置
水平和垂直增益
Ansoft Corporation
Radiation Pattern 4
0 -30 16.00 2.00 -60 -12.00 -26.00 60 30
HFSSDesign2
Curve Info dB(rEPhi) Setup1 : LastAdaptive dB(rETheta) Setup1 : LastAdaptive
HFSS基本解算环境 设置 [Tools]/[Options]/[G eneral Options]
设置自动存储 设定默认设计文件、 临时文件和库文件的 存放位置 设定默认设计文件的 类型
保存设计文件
设计文件的保 存
在环境设置 中设定自動 保存機能 [File]/[Save] 以适当的文 件名保存文 件
10GHz 10 0.02
扫频设置
设置扫频；
选择 [HFSS]/[Analysis Setup]/[Add Sweep] 设置Sweep Type 为Fast、Sweep 范围为8GHz～ 12GHz，步长为 0.01GHz。
開始计算
选择[HFSS]/[Analyze]
计算结果分析
解算结果分析主要包括：
选择解算类型
Solution Type設定
[HFSS]/[Solution Type]
选择Driven Modal
３种解算类型
Driven Modal
计算以模式为目的物的S-Parameter
Driven Terminal
计算以端口为目的物的S-Parameter
计算谐振频率
Eigenmode
解析結果显示
Traces显示的选择、
1. 2. 3.
～Gain<2D>～
选择[Sweeps] 选择Phi 去掉All Value、选择90deg
显示结果
Ansoft Corporation
Radiation Pattern 1
0 -30 0.00 30
HFSSDesign2
Curve Info dB(GainTotal) Setup1 : LastAdaptive
端口阻抗的影响
设置参数扫描，Z0从50～300欧姆，步长50欧 姆。 添加计算S11
扫频计算结果
从结果看端口阻抗对天线工作带寛和驻波比均 有影响。
XY Plot 2
Curve Info dB(S(LumpPort1,LumpPort1)) Setup1 : Sw eep1 d='0.02mm' f0='10GHz' w ='0.2mm' z0='50ohm' dB(S(LumpPort1,LumpPort1)) Setup1 : Sw eep1 d='0.02mm' f0='10GHz' w ='0.2mm' z0='100ohm'