Antenna

不同类型的极化原理图
*极化天线增益<=空间分集增益 *在干扰限制的环境下，双极化分集比空间分集优越 *+/-45度的极化比垂直极化天线要有1.5dB的额外损耗 *双极化天线的隔离度为30dB 天线倾斜目的：避免干扰和时间色散，但减少覆盖。
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*关于极化的概念： 根据天线在最大辐射（或接收）方向上电场矢量的取 向，天线极化方式可分为线极化，圆极化和椭圆极化。线 极化又分为水平极化，垂直极化和±45度极化。发射天线 和接收天线应具有相同的极化方式，一般地，移动通信中 多采用垂直极化或±45度极化方式。
不同类型塔顶放大器连接原理图
Simplex
Duplex
Dual-Duplex
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*天馈线系统特殊连接 当有时要用移动台（MS）对CDU作收发信测试时，移动台通 过50欧的阻抗与基站相连接，必须在CDU与MS之间连接大约 100DB的衰减器，为了避免烧坏MS或BTS的接收机，一般要 在TX的输出端连接一个超过50W的衰减器。 下图是具体的连接应用图
GSM移动通信网天馈线系统描述
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BTS Antenna System（BTS天线系统）
Antenna Near Part（天线近端部分） 一、概要
天线近端部分即是TRX与天线之间的接口，包含如下几个部分： •1、 COMB功率合成器，用于将发射信号合成到一组发射天线上。 •2、 RX接收分路器，用于将接收信号分配给多个RX •3、跳线与馈线，相当于50 Ω同轴电缆做为传送TX/RX与天线之间的射 频信号。馈线布放直且粗以便减小信号的衰减，而跳线细软以便连接和 弯曲。注意：所有的射频电缆的阻抗要相同，否则信号会在接头处反射。 •4 、双工滤波器。双工滤波器允许RX和TX共用一套天馈线系统。 5、TMA（塔顶放大器）。也叫ALNA（天线低噪声放大器），用来提高 上行信号的强度（特别在1800和1900MHz）。常用的塔放有单工、双工、 两双工。（注意：ALNA只用于对上行信号的放大） 只用于对上行信号的放大） （注意： 只用于对上行信号的放大
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全向天线： 全向天线：
如下图示：水平切面是没有增益的，而垂直切面按面积比例可以估算出增益值） （如下图示：水平切面是没有增益的，而垂直切面按面积比例可以估算出增益值）
对于全向天线，有一个水平方向的幅射模型，而从垂直方向看， 对于全向天线，有一个水平方向的幅射模型，而从垂直方向看，幅射并非 全方位的，所以幅射相对集中，因而有一定的相对增益值， 全方位的，所以幅射相对集中，因而有一定的相对增益值，一般增益值为 8 具体值决定于天线的物理参数， 对于900 到11之间 dBi (6 to 9 dBd). 具体值决定于天线的物理参数，如：对于 之间 MHz 的全向天线要获取 dBi的增益，则高度为 3 meters. (对于 的全向天线要获取11 的增益， 对于1800/1900 的增益 对于 MHz,而言，获取如此增益则要求的高度相对减半，因波长大约为 而言， 而言 获取如此增益则要求的高度相对减半，因波长大约为900的一 的一 半，)
•全向小区的BTS位置在整个服务范围的中心，它的天线系统均等地向所有 方向(360°)辐射信号。一般由全向天线或一组扇形定向天线组成。（如功分 站） •定向小区的BTS位置在整个服务范围的边缘，通常采用扇形天线系统（如 120° 或180° ），一个BTS能同时为一个、两个或三个定向小区提供服务。
Omni-site (360° antenna) One-sector-site (120° antennas) Two-sector-site (180° antennas) Three-sector-site (120° antennas)
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空间分集和极化分集原理图：
V-polarised Antenna (Space diversity)
X-polarised Antenna (Polarisation diversity) +/- 45 degrees
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水平波速宽度 BW at –3 dB at –10 dB 33° 60° 33° 60° 65° 120° 65° 120° 90° 180°
长度 0.25 m 1m 0.25 m 2m 2,5 m
最大 增益 12 dBi 18 dBi 9 dBi 17 dBi 16.5 dBi
实际应用
公路低覆盖 公路最大覆盖
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三种不同类型的双极单元排列方式
末端反馈排列
中央反馈 排列
并列反馈排列
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天线增益： 天线增益：
天线增益用dBd 或 dBi 来表示，其中dBd表示偶极天线的相对增益， dBi 则表示各向同性天线（天线的能量均等地向各个方向辐射）的相对增益。 以下是dBd 和 dBi 的换算公式： G (dBi) = G (dBd) + 2 dB. 幅射功率ERP或EIRP等于发射机的输出功率减去馈线损耗， 加上天线增益 或 等于发射机的输出功率减去馈线损耗， 幅射功率 等于发射机的输出功率减去馈线损耗 如果天线增益以dBd表示，则 表示， ，如果天线增益以 表示 ERP (dBm) = BTSout (dBm) – feeder loss (dB) + Ant.gain (dBd) 如果天线增益以dBi表示，则 表示， 如果天线增益以 表示 EIRP (dBm) = BTSout (dBm) –feeder loss (dB) + Ant.gain (dBi) 如： EIRP (RBS 2000 CDU A-900) = 44.5 – 4 + 17 = 57.5 dBm = 500 W 目前DT/CELL DATA中使用的是 中使用的是EIRP 注意所谓天线增益实际上是一个相对 目前 中使用的是 即相对于球面发射而言的， 值，即相对于球面发射而言的，
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三、天线的监测原理 1、TX天线的监测：VSWR的监测 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)常称驻波比，它 是根据射频信号在传送过程中前向的信号和反向信号的 强度比值来确定信号传送过程中的损耗。驻波比高表示 RF路径的阻抗匹配有问题，如馈线、天线的连接头有问 题等。 Pf (Power forward)及 Pr (Power Reflected) 会在每个 TS 中进行测量。根据Pf与Pr的值，系统对VSWR进行计 算，如果VSWR的值超过原来所设定的门限值，则 VSWR告警会激活。
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VSWR计算公式： VSWR=（1+rc）/（1-rc） （ ）（ ） Rc是反射系数，RL是回损值（DB），rl是回损率（W） 是反射系数， 是回损值 是回损值（ ） 是回损率（ ） 是反射系数 是回损率
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VSWR、rl、RL、rc及TP值对照表：
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扇形天线（定向天线） 扇形天线（定向天线） 扇形天线（定向天线）通过在双极子单元之间增加反射体 以达到在特定地的水平方向形成增益。扇形天线类型的划分方 法是根据辐射能量衰减为–3 dB的波束宽度（BW）来确定的。 具体可分为三类：33° (道路覆盖), 65° (120° 扇区) 和 90° (180° 扇区). 900MHz扇形天线实例
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天线配置实例：
RX B TX 2 TX 1
Without Duplex Filter
RX A
With Duplex Filter,
TX 1 RX A
TX 2 RX B
TX 0 TX 1
Feeders COMB 1 TX 1 Jumpers TX 0 TX 1 TX 2 TX 3 COMB 2 TX 2 COMB 1 TX 1 TX 1 Dupl RX A
市区微蜂窝小区 市区或乡镇宏小区 乡镇
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在120° 的扇形小区中使用 65°扇形天线的图例:
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垂直偏振与双极向偏振天线 · ∗ 在垂直偏振的天线内每一个天线的架内有一组垂直排列 的偶极单元阵列，垂直偏振只能采用空分分集，它的空间分 垂直偏振只能采用空分分集， 垂直偏振只能采用空分分集 极的距离为18λ 左右， 是无线信号的波长。 极的距离为 λ 左右， λ是无线信号的波长。如： 900 MHz 天线空间分集的距离为6米 天线空间分集的距离为 米， 1800 MHz 天线的空间分集的 距离为3米 距离为 米。 *在双极向偏振（X形偏振）天线中，在同一各天线架内 在双极向偏振（ 形偏振 天线中， 形偏振） 在双极向偏振 放置两组（如正负45度 的偶极单元阵列，允许极化的分集， 放置两组（如正负 度）的偶极单元阵列，允许极化的分集， 这样，天线所占用的空间更小。 这样，天线所占用的空间更小。但极化分集有以下的不足之 由于45度的偏振作用使 存在倾斜的损耗（ 度的偏振作用使TX存在倾斜的损耗 处：由于 度的偏振作用使 存在倾斜的损耗（-1.5 dB ）， 至于RX，相比空间分集来说， 至于 ，相比空间分集来说，极化分集由于有较高的分集增 益补偿，倾斜损耗不是很明显。 益补偿，倾斜损耗不是很明显。 *双极化分集可以采用偏振分集，增益没有空分多，但因 双极化分集可以采用偏振分集，增益没有空分多， 双极化分集可以采用偏振分集 为偏振时损耗小， 为偏振时损耗小，有一定补偿作用
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一般来讲，全向小区用来增加网络的覆盖，而方向小区则 用来实现网络的扩容。 通常每个小区需要两付接收天线（RX）以满足分集接收 和许多发射天线（天线的条数视TX的合成器的种类而定）， 当使用双工滤波和极化分集的技术时，可以在一定程度上减少 TX的数目。如下图所示：
连接， 的衰耗） （因室内只能直接用有线与MS连接，所以要加上 （-57）=100dB的衰耗） 因室内只能直接用有线与 连接 所以要加上43-（ ） 的衰耗 NhomakorabeaTX
20 dB (50W) Coupler 4x 20 dB (1W) MS
RX A RX B
Coupler
20 dB (1W)
BTS cabinet
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2、RX天线的监测：分集接收监测 RX接收天线的监测是通过比较A、B两路接收信号来实现 的。如果有一路信号总是比另一路信号差，这时可能是天线或 者RF射频电缆（馈线、跳线）出现了问题，分集接收告警将被 激活。
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四、小区的类型 有两个类型的小区：即全向小区与定向小区
TX 2 TX 3
COMB 2 TX 2
RX 0 RX 1 RX 2 RX 3 BTS CABINET
DIV A
RX A
RX 0 RX 1
DIV A
RX A TX 2 Dupl RX B
DIV B
RX B
RX 2 RX 3 BTS CABINET
DIV B
RX B
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-57=53-110（移动台收到的信号强度是63，但在实验条件下要保障移动台不处于最大接收情况，所以选 ） （移动台收到的信号强度是 ，但在实验条件下要保障移动台不处于最大接收情况，所以选53）
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二、天线的类型
天线有两个目的： 天线有两个目的： •馈线 = 50 Ω) 与空气(Z = 377 Ω).即 有线与无线阻抗匹 馈线(Z 与空气 即 馈线 配 • TX 及 RX 信号的放大作用 信号的放大作用 因为天线是绝缘的,唯一获得增益的方法是将辐射集 中在某一个方向上。通过在垂直方向上跌加双极单元在 水平方向获得增益（在水平方向各双极单元辐射的能量 互相叠加，而垂直方向辐射得能量互相抵消）。一般来 讲，每加一倍的双极子（其总长度也增加倍）主方向上 的信号强度会增加3dB（增加一倍）