(完整版)天线原理介绍

可能产生的三阶交调 频段（MHz） 860~890
916~973
925~940 948~966 1785~1845 1830~1860 2115~2160 2095~2140
可能产生的五阶交调 频段（MHz） 850~900
897~992
920~945 942~972 1765~1865 1820~1870 2100~2175 2080~2155
天线原理—天线基本概念
方向图：
水
由三维辐射立体图转化成的二维
平
面
平面图形，包括水平面方向图及
垂直面方向图。
垂 直 面
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－波束宽度
3dB 波瓣宽度 峰值 - 3dB
60° (eg)
峰值 峰值 - 3dB
10dB 波瓣宽度 峰值 - 10dB
120° (eg)
峰值
峰值 - 10dB
cos2
其中， 为极化匹配因子， 为来波与接收天线的夹角。
接收天线 垂直（或水平）极化 垂直（或水平）极化
垂直极化
发射天线 垂直（或水平）极化 水平（或垂直）极化
45度极化
极化匹配因子 1 0 1/2
极化损耗(dB) 0
无穷大 3dB
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－交叉极化比
天线原理—天线基本概念
结论
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶不落入到Rx的接收 范围，五阶落入到Rx的
接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
天线原理介绍
京信通信系统（中国）有限公司 2010年12月
天线原理—天线基本概念
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）－具有 一定的方向性。
天线的辐射原理：
传输线 终端张角传输线 对称振子
单锥全向吸顶
双锥全向吸顶
天线原理—天线基本概念
增益、方向图和天线尺寸之关系 将“轮胎”压扁，信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大。
天线原理—天线基本概念
增益、方向图和天线尺寸之关系
天线增益的几个要点：
➢天线是无源器件，不能产生能量。天线增益只是将能量有效 集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。
900MHz： 最小： 3m
建议：6m 1800MHz： 最 小 ： 2m
建议：4m
天线原理—天线基本概念
应用 环境
密集建筑区 (室内)
密集建筑区 (室外)
一般城镇 (室内)
一般城镇 (室外)
农村
极化分集 增益(dB)
空间分集 增益(dB)
3.7
5.0
4.7
3.3
4.0
3.7
5.7
4.7
2.7
5.3Biblioteka Baidu
电信 CDMA2000
下行频段（ MHz） 870~880
935~954
930-935 954~960 1805~1825 1840~1850 2130~2145 2110~2125
上行频段 （MHz） 825~835
890~909
885-890 909~915 1710~1730 1745~1755 1940~1955 1920~1935
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－极化 无线电波振动的平面称为它的极化面
垂直方式 + 45斜角
水平方式 - 45斜角
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－极化 • 即一个单元中有两个天线 • 两个天线中的波是相互独立的
V/H (垂直/水平)
斜角 (+/- 45°)
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－极化
➢天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长。 增益每提高3dB，天线体积变大一倍。
G



D

10

log10
(

H
C
3dB V
3dB
)
。 对于基站天线，C取33000较为合适
➢天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。
天线原理—天线基本概念
基站设置----站高：35米， 下倾角度：10度 垂直面波束宽度14度
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－旁瓣抑制、零点填充、波束下倾角
上旁瓣 (dB)
下旁瓣 (dB)
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－前后比 前后比是指扇形天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比
后向功率
前向功 率
前后比(dB) = 10 log
前向功率 后向功率
，典型值约为25dB
目的是尽可能减少后向辐射功率
天线原理—天线基本概念
驻波比：天线高效率辐射的基本指标要求。
在全频段内考察VSWR，取最大值为指标。 评估举例：指标为1.5，所有频点都需要优于该指标。
VSWR
3.0 2.0 1.8 1.5 1.4 1.3 1.2
减小的天线辐射功率
回波损耗
(dB)
％
反射功率 (dB)
6.0
25%
1.25
9.5
11%
天线原理—天线基本概念
采用频谱仪测试其上行（825~835MHz）底噪：-80~-90dBm之间
换上常规天线，测得RSSI值为-84dBm
将天线放倒，测得RSSI值为-110dBm
小结：最终判定为外界干扰信号所致。
天线指标测试
天线辐射参数的测试
天线指标测试
电路参数的测试
交调测试仪
网络分析仪
天线指标测试
波长
1/2 波长
半波振子是天线的基本辐射单元
1/4 波长 1/2 波长
1/4 波长
半波振子
天线原理—天线基本概念
小于半波长
半波长
大于半波长
天线原理—天线基本概念
半波振子
天线原理—天线基本概念
基站天线组成(定向）
天线原理—天线基本概念
基站天线组成（全向）
天线原理—天线基本概念
室内分布天线组成
天线互调是指当两个或多 个发射频率信号经过天线时， 由于天线的非线性而引起的 与原信号频率及倍频有和差 关系、并落在接收频带内的 射频信号。这些信号电平足 够大时，就会造成系统性能 下降。
天线原理—天线基本概念
移动通信系统 电信CDMA800
移动GSM900
移动EGSM900 联通GSM900 移动GSM1800 联通GSM1800 联通WCDMA
0.5
11.0
8.0%
0.36
14.0
4.0%
0.17
15.5
2.8%
0.12
17.5
1.7%
0.07
21.0
0.8%
0.03
天线原理—天线基本概念
天线调节支架
抱杆 接头密封件
绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
室外馈线
接地装置
馈线卡 馈线过线窗
主馈线（7/8“） 室内超柔馈线
防雷保护器 基站主设备
天线原理—天线基本概念
垂直面波束宽度7度
垂直面波束宽度 14度 7度
上3dB覆盖点 667.84米 307.19米
主瓣顶点 198.49米 198.49米
下 3dB覆盖点 114.48米 145.79米
主瓣覆盖距离 553.36米 161.4米
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数
辐射参数: 主瓣； 副瓣； 半功率波束宽度； 前后比； 交叉极化鉴别率； 增益； 上旁瓣抑制； 下零点填充； 波束下倾角；
天线原理—天线基本概念
天线的辐射原理：
天线原理—天线基本概念
电磁波辐射与场区的划分
(a) 感应近场 (b) 辐射近场 (c) 辐射远场
R1 0.62 D3 / R2 2D2 /
天线实际使用区域为辐射远场区
天线原理—天线基本概念
半波振子
根据C（光速）=f（频率）×λ（波长） 得出波长与频率成反比 频率越低，波长越长，天线越大
天线原理—天线基本概念
前后比较差
前后比较好
天线原理—天线基本概念
实际站点的后瓣、旁瓣信号过强的原因分析
1、天线本身指标不合格，前后比、旁瓣不理想 2、扇区规划不合理、主方向反射、折射严重（如玻璃外墙阻挡、金属物质遮挡等）
反射信号过强
反射信号减弱
反射信号
阻挡大楼
扇区偏移20度
扇区主方向
反射信号
阻挡大楼 扇区主方向
驻波测试主意事项： 1）测试环境：空旷无遮挡 2）校准：需把转跳线一起校准 3）接头：质量要好
天线 N型公头跳线
螺纹拧固
一体化结构
天线原理—天线基本概念
无源交调（PIM）：当两个频率f1和f2输入到天线，由于非线性 效应，天线辐射的信号除频率 f1 和 f2 外，还包括有其他频 率，如 2f1-f2 和 2f2-f1 (3阶) 等。
可靠性能的测试
振动试验
风洞试验
天线指标测试
高低温湿热试验
汽车模拟试验
淋水试验
Thanks!