移动通信基站天线

移动通信基站天线
移动通信基站天线
移动通信基站天线是手机用户用无线与基站设备连接的信息出(下行、发射)入(上行、接收)口，是载有各种信息的电磁波能量转换器。

基站发射时，调制后的射频电流能量经基站天线转换为电磁波能量，并以一定的强度向预定区域(手机用户)辐射出去;手机用户信息经调制后的电磁波能量，由基站天线接收，有效地转换为射频电流能量，传输至主设备。

基站天线是电磁波传输的第一道空中闸口，它性能的好坏，严重影响到移动通信的质量。

由于天线是开放的分布参数电路，属于“运动电磁场”范畴，而集中参数元件(电阻、电感、电容、导线等)构成的电路，属于“电路”范畴。

电磁场看不见，摸不着，看似简单，但其理论计算及测试手段比电路复杂得多。

天线专业的这一特点，以及移动通信的特定覆盖要求，使移动通信基站天线具有高技术特点。

加之，基站天线的室外高空使用环境恶劣，对其可靠性又提出了更高的要求。

高技术加上高可靠性要求，使进入基站天线制造业的门槛较高，没有强的技术实力和资金实力，是很难进入的。

通信天线的原理
通信天线作为无线通信不可缺少的重要部分，其基本功能是辅射和接收无线电波。

发射时，把高频电流转换为电磁波:接收时，把电磁波转换为高频电流。

通信天线的种类
按用途可分为基地台天线(base station antenna)和移动天线(mobile and portable antennas);按工作频段可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波天线;按其方向性可划分为全向和定向天线;按其结构特性可划分为线天线和面天线。

怎样选择通信天线
天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信的质量，用户在选择天线时必须首先注重其性能。

具体说有两个方面，第一选择天线类型;第二选择天线的电气性能。

选择天线类型的意义是:所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求;选择天线电气性能的意义是:选择使用天线的频率、带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。

因此，用户在选择天线时最好向厂家联系咨询。

通信天线基本的性能指标
天线的增益
增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。

增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离就越远。

一般基地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。

天线的电压驻波比
天线输入阻抗与馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波，其相邻电压最大值和最小值之比就是电压驻波比。

它是检验馈线传输效率的依据。

电压驻波比与功率关系如下表。

本公司产品符合国家标准，在工作频段的电压驻波比小于1.5，在工作频点电压驻波比小于1.2。

电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。

电压驻波比 1.0 1.1 1.2 1.5 2.0 3.0
反射功率% 0.0 0.2 0.8 4.0 11.1 25.0
传输功率% 100 99.8 99.2 96 88.9 75
天线的方向性
天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。

衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。

全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台站。

另外，我们可以采用一些技术使全向天线略带方向性，根据使用现场地形的需要使方向图成为椭圆形、扇形、心形等，这样使天线的应用就更加灵活，效率更加提高。

定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰力比较强。

天线的工作频带宽度
天线的电参数一般都与工作频率有关，保证电参数指标容许的频率变化范围，即是天线的工作频带宽度。

对于线天线常采用的阻抗特性，即电压驻波比小规定值下的频率连续段为天线的工作带宽。

一般全天线的工作带宽能达到工作频率的3-5%，定向天线的工作带宽能达工作频度的5-10%。

通常，宽频带天线工作频率范围大，适用于多频点通信系统共用;窄频带天线抗干扰能力强，相对增益高，适用于单频点通信系统使用。

通信天线系统的选择与安装
通讯电缆的选取
移动通信系统常使用特性阻抗为50Ω的同轴电缆作为馈线。

为了有效地把电波传输到天线端口，应尽量减少馈线的传输损耗。

传输损耗取决于电缆的直径和长度，同一频率下电缆直径越大，损耗越小，电缆越长损耗越大。

原则上，要求电缆的传输损耗不宜超过3分贝。

用户可根据自己情况，合理选择电缆类型以及长度。

天线安装地点的选取
由于地形和环境的影响，天线接收到的电磁波是有效直射波与反射波、绕射波及散射波的叠加，其结果决定了接收点的场强幅度和相位，并直接影响天线的应用效果。

因此，选择天线架设位置应注意以下几个方面:
天线的发射或接收方向应避开障碍物(楼房、铁塔、桥梁等);
天线架设地点尽量远离干扰源(高压线、航线、铁路、公路等);
天线应尽量设在附近的制高点;
如有几付天线同在一铁塔上工作，应注意它们之间的左右和上下的间距，以防相互耦合影响系统性能。

天馈系统的安装
首先将天线、馈线和配套零部件按产品说明的要求组装好，然后在天线的支撑位置，用卡具固定于塔杆的天线支架上，并且使天线与塔杆的平行间距大于使用波长，减少塔杆对天线性能的影响。

在天线端口处，将馈电线用连接器(或称电缆头)与天线接好，弯一个直径约五十倍馈电线直径的圆环固定于天线支架上，避免连接器部位直接受力而断线或损坏
影响天馈系统的常见因素
受水和雷电的干扰
天线和馈电线本身都有很好的防水、防腐蚀性能，我们所指的主要是天馈系统室外连接部位的防水和防潮湿。

天线与馈电线主要是靠连接器连接，采用自粘性橡胶密封带，将其拉伸，以半搭形式缠绕在连接器上，可起到良好的密封防水作用。

另外在馈电线进入室内处弯一个返水弯，可避免雨水沿馈电线进入室内设备。

天线一般都架设在室外较高的位置，有效地防止雷电干扰和破坏，才能确保通信系统的安全工作。

因此，地面设施(如铁塔、建筑物等)应有良好的接地措施，接地电阻不大于4Ω。

天线应架设在塔顶避雷针的有效避雷范围内，即避雷针顶部下方45?角覆盖面内。

通信天线一般都设计成外壳直接接地型，但为防止雷电、强电感应或气
候变化引起的脉冲放电对通讯设备的冲击，还应在馈电线上串接避雷装置，使通信系统更安全的工作。

受雨雪天气的影响
电磁波在不同媒质传播其损耗也有所不同。

一般来说雨雪天气比晴朗天气的散射损耗和吸收衰减增大。

因此，会影响接收电平，会使通信区域变小，效果变差。

随着天气转好，通信恢复正常，则说明天线系统无问题。

但如果天气晴朗以后，通信效果仍不好，则应由专业人员检查该系统是否存在故障。

天馈系统的检测方法
天馈系统架设好后，应由专业技术人员使用专用检测仪器进行检测。

通常可在发射机和天馈系统之间串接通过式功率，检验设备发射功率和反射功率的大小来
判断系统工作是否正常。

天馈系统常见故障及其排除方法
天馈系统的常见故障:
1.天线的性能，参数不能满足使用要求;
2.接头密封不严，使水汽进入馈线，影响信号发射;
3.架设位置不合理，如太靠近干扰源等;
4.发射机功率超过天线额定功度，使天线过载或烧毁;
5.遭受外物撞击，改变了天线原有的结构和性能参数;
6.电缆头焊接不牢，信号时有时无;
7.天线波束指向偏离，天线杆或支架偏位等。

排除上述故障的方法:
1.更换天线;
2.更换电缆，并严格按操作要求用防水胶或自粘防水胶带;
3.把接头处密封好;
4.远离干扰源，天线与架设天线的塔杆相距大于使用波长;
5.更换额定功度大的天线;
6.送回厂家修理;
7.重新更换电缆头，仔细焊接防止虚焊;
8.调整天线指向，修复支架，重新紧固。