移动通信基站天线原理及基本知识讲座

目录
一 基站天馈馈系统技术术语
2021/5/11
二 基站天馈馈系统基本知识
基站天馈馈系统分类 基站天馈馈系统特点 基站天馈馈系统安全技术规范 山西移动通信基站天馈馈系统分类与规模
三 基站天馈系统安装验收监理作业规范质量标 四 基站天馈系统质量检验评定标准 五 基站天馈系统基础维护作业规范质量标准
六 基站天馈系统网络优化调测作业规范质量标准
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基站天线使用的外罩材料主要有玻璃钢、PVC和ASA。 GRP外罩强度高，重量重，损耗大，通常用于多频或大尺 寸天线。PVC和ASA外罩强度不如GRP外罩，通常用于单 频或小尺寸天线，损耗小，成本也更低。反射板起着支撑 天线各部件的作用，而反射板的形状主要影响天线的前后 比特性及水平面辐射方向图。反射板的设计需依据振子及 馈电网络的设计方案而定，目前市场上各品牌天线大相径 庭，主要区别体现在振子及馈电网络的设计方案上。
为了帮助大家对天馈系统基本知识有一定的了解以及在移动通信系统 中的应用，推出“天馈系统基本知识及应用”技术培训课件。
基站天馈系统工作原理
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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。
合路器
• 用于将不同频 段的多系统信 号合成到一路 中；
功分器
• 将一路输入功 率平均分配为 多个支路，有 二功分器、三 功分器、四功 分器等 ；
耦合器
• 将主干线路上 的功率分出一 部分 ；
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无源器件指标
关键指标 互调 插损
隔离度 驻波比 耦合度 功率容量
含义
理论分析
涉及器件
关联网络质 量
检验合格率
现网天线抽检
从品牌、型号、使用年限三个方面考虑，从现网抽取92面天线开展检测， 互调等指标合格率较低。
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其他无源器件
3dB电桥
• 主要用于多个 同频信号的合 路，有两个输 入口和两个输 出口，两载频 合路后，两个 输出口均可作 信号输出用， 若只需要一个 输出信号，则 另一输出口需 要负载吸收 ；
高度相关性 中度相关性 低度相关性
系统性能
单站、多系统共站
小区半径 小区覆盖角度
接收分集 接收灵敏度
覆盖深度 小区内干扰 小区外干扰 切换掉话率
覆盖 容量
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天线性能指标
天线性能
辐射参数
天线方位角 机械下倾角 天线架高
高度相关性 中度相关性 低度相关性
系统性能
单站、多系统共站
小区半径 小区覆盖角度
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、双频、三 频… ）
辐射参数
增益 水平面波束宽度 垂直面波束宽度
4.按方向性分类可分为全向天线、定向天线等
基站天馈系统基本知识------基站天线分类
全向
固定电下倾
Байду номын сангаас
定•向半功率波束宽度 65°
手动电下倾 远程控制电下倾
•中等增益
•FET天线或
MET/RET双极化天
线。
单频
双频 三频
产品系列包括：
450MHz系列天线
800/900MHz系列天线 1800/1900/2100MHz系列天线
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。
移相器是电调天线的核心部件，通过调节分配到各辐射单 元的相位差实现下倾角的变化。改变相位差主要有两种途 径：一是改变馈电点位置；二是使用介质移相。
对互调产物的抑制
能力，器件质量及 互调信号落入上行频 工艺控制的综合体 段导致上行干扰
全部
干扰
低
现
元器件的接入而产 生的功率的损耗
插损过大使功率损耗 增大，影响覆盖电平
强度
除负载外
覆盖
低
任意端口有输入时 反应到对方端口的 该信号输出衰减程
度
隔离度偏低会使信号 通过合路器串入其它
七 基站天馈系统故障排查作业规范质量标准
天线基本知识
基站天馈系统技术术语
基站天馈系统技术术语
1.什么是天线 天 线 基 本 知 识
天线是将传输线中的高频电磁能转成为自由空间的电磁波,将自由空间中的电 磁波转化为传输线中的高频电磁能
2.什么是馈线 馈线是通信基站一种传输线,馈线是在发射设备和天线之间传输信号的导线。
2500MHz系列天线
3500MHz系列天线
TD-SCDMA系列天线
800/900MHz-1800/1900/2100MHz双频双极化系列天线
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基站天馈系统基本知识-------基站天线分类
天 线 基 本 知 识 5.按工作性质分类 可分为发射天线、接收天线、收发共用天线等
6.按极化分类可分为单极化天线、双极化天线等
均匀的特性阻抗和高回损是馈线最重要的传输特征,它的主要任务是有效地传输信 号能量，因此，它应能将发射机发出的信号功率以最小的损耗传送到发射天线的 输入端，或将天线接收到的信号以最小的损耗传送到接收机输入端，同时它本身 不应拾取或产生杂散干扰信号，这样，就要求传输线必须屏蔽。当馈线的物理长 度等于或大于所传送信号的波长时，传输线又叫做长线。馈线由橡塑外皮，屏蔽 铜皮，绝缘填充层，通信部分，镀铜铝心组成
电下倾角 前后比 上旁瓣抑制 零点填充
高度相关性 中度相关性 低度相关性
系统性能
单站、多系统共站
小区半径
小区覆盖角度 接收分集
覆盖
接收灵敏度
覆盖深度
小区内干扰
小区外干扰
容量
切换掉话率
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天线性能指标
天线性能 频段（单频、双频、三频… ）
辐射参数
增益 水平面波束宽度 垂直面波束宽度
电下倾角 前后比 上旁瓣抑制 零点填充
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。
+ 45° / -45° 型 双 极
基站天线一般由辐射单元、平衡馈电器、反射板、馈 电网络、接头等部分构成（全向天线一般没有反射板）。 辐射单元的主要功能是将电流能量转化为电磁能量并辐射 出去，或接收电磁能量并转化为电流能量。
天线通常由一个或多个辐射单元按一定的几何方式排 列而成，如 1×2，1×4，1×8，2×8等。辐射单元的外形 很多，我们常用的有两大类，即线型振子和微带贴片。在 基站天线中，线型振子通常为半波振子，即振子全长相当 于天线中心频率时的约半个波长，两臂各四分之一波长。
定，
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基站天馈系统基本知识---------天线结构
天线构成
辐射单元
• 是天线发射和接收电磁波的核心装置，是天线是否正常工作的决定性部 件，与天线的工作频率、极化方式等息息相关。
馈电网络
• 连接天线端口与阵列阵元，构成射频信号传输的通路，直接影响天线阵 列的垂直面方向图
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终端张角传输线 对称振子
基站天馈系统基本知识-------基站天线分类
天 线 基 本 知 识 1.按形状分有:线状天线与面状天线
2.按用途分有:通信天线.电视天线.广播天线.雷达天线.导航天线
基站天馈系统基本知识------基站天线分类
天 线 基 本 知 识 3.按工作频段分类 可分为短波天线、超短波天线、微波天线等
天线基本知识
基站天馈系统基本知识
天基线站天基馈系本统基知本知识识
移动通信系统是有线与无线的综合体，它是移动网络在其覆盖范围 内，通过空中接口（无线）将移动台与基站联系起来，并进而与移动交 换机相联系（有线）的复合体。而在移动通信系统中，空间无线信号的 发射和接受都是依靠移动天线来实现的。因此，天线对于移动通信网络 来说，举着举足轻重的作用，如果天线的选择（类型、位置）不好，或 者天线的参数设置不当，都会直接影响整个移动通信网络的运行质量。 尤其在基站数量多，站距小，载频数量多的高话务量地区，天线选择及 参数设置是否合适，对移动通信网络的干扰，覆盖率接通率及全网服务 质量都有很大影响。不同的地理环境，不同服务要求需要选用不同类型 ，不同规格的天线。天线调整在移动通信网络优化工作中有很大的作用 。
3.什么是天馈系统
基站天馈系统是移动基站的重要组成部分，它主要完成下列功能：对
来自发信机的射频信号进行传输、发射，建立基站到移动台的下行链路； 对来自移动台的上行信号进行接收、传输，建立移动台到基站的上行链路。
天馈系统顾名思义包含两部分：馈线部分和天线部分,通常我们说天馈 系统指的是基站天馈系统，也就是从机房机架出来的馈线以及室外的天线 系统，同样对于室内覆盖系统，也存在天馈系统。主要就是将信号散发到 各处的系统，好比人体的血管
天线基本知识
移动通信基站天馈系统安全质量检测技术
-----基站天馈系统基本知识
史俊青 13903518191@139.com 中国管理科学院研究员 中国通信防雷标准协会会员 中国通信企业协会通信运维专业委员会高级讲师 山西省安全生产监督管理局安全技术高级讲师 山西晋通通信线塔维护有限责任公司技术总监 高级通信工程师、高级钢结构工程师、通信建设工程评标专家
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
接收分集 接收灵敏度
覆盖深度 小区内干扰 小区外干扰 切换掉话率
覆盖 容量
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天线性能指标
天线性能
电路参数
驻波比 三阶互调
隔离度
高度相关性 中度相关性 低度相关性
系统性能
单站、多系统共站
小区半径
小区覆盖角度 接收分集
覆盖
接收灵敏度
覆盖深度 小区内干扰 小区外干扰
容量
切换掉话率
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天线制作工艺
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基站天馈系统基本知识---------天线结构
天 线 基 本 知 识 底馈全向天线
中馈全向天线
中馈 全向 天线
沿
沿
线沿
电
流线
线沿 电流线
振电
幅
振电 幅流
分流
分振
布振
布幅
幅
分
底底
分
布
馈馈
布
1.增益高G≥11dBi
1.增益低 G≤10dBi（加长不起作用） 2.主波瓣下倾不能控制 3.焊点多、工艺差、一致性难保证 4.可靠性差
半波振子
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基站天馈系统基本知识---------天线结构
基站天线组成(定向）
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天线分类
天线系列
● 提供870-960MHz、17101880MHz、1850-1990MHz 等多款规格
● 有全向、定向等多种选择 ● 接口可选N型或 7/16型 ● 具休规格根据用户要求选
2021/5/11
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基站天线的结构 基站天线用于将发射机馈给的射频电能转换为电磁波 能，或者把电磁波能转化为射频电能并输送到接收机。天 线的工作带宽、转换效率以及满足覆盖要求的方向图性能 是设计方案的基本考虑要素。此外，一款优秀的产品还会 综合考虑制造工艺、生产成本等因素。 目前市场上有众多基站天线产品，其设计各不相同， 但基站天线的主体结构均由外罩、反射板、馈电网络以及 振子组成。手动电调天线/遥控电调天线(MET/RET)还包括 移相器。 天线外罩是保护天线系统免受外部环境影响的结构物。 它应具有良好的电磁辐射透过性能，且在结构上能经受外 部恶劣环境（如暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等）的 侵袭。 使用天线罩可以保证天线系统的工作性能稳定可靠， 同时减轻天线系统的磨损、腐蚀和老化，延长使用寿命。 另外天线外罩可以降低风负荷和风力矩，减小转动天线的 驱动功率，减轻机械安装件的重量，减小惯量，提高固有 频率。