天线基础知识与原理(NEW)

优点: 成本低，损耗小，设计自由度较大； 缺点: 指标稳定性差，寄生辐射大，一致性差，性能受底板变形影响大。 近年来，随着价格竞争加剧，不少厂家采用空气微带线网络。
2、天线类型及各部件材质பைடு நூலகம்绍---馈电网络 同轴电缆馈电网络
优点: 稳定性好，指标一致性好，没有寄生辐射；
缺点: 设计自由度小，成本较高，损失较大，焊点多。 Katherin一直采用这种设计，comba的高端天线也采用这种设计。
，典型值约为25dB
目的是尽可能减少后向辐射功率
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3、天线原理及指标介绍---前后比案例介绍
后瓣过强
300度 180度 300度 272.5度 270度 180度
272.5度
270度
240度 240度
207.5度 207.5度
前后比较差
天线后瓣较大
前后比较好
天线后瓣较小
3、天线原理及指标介绍---辐射参数
交叉极化比
副瓣抑制

零点填充 方向图圆度
对网络性能有影响的辅助指标
零点填充在某些特殊场景可有限度的减少盲点； 方向图圆度是反映全向天线的覆盖均匀性指标。
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3、天线原理及指标介绍---电下倾角度
定义：通过电子调节
的方式优化下倾角。
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3、天线原理及指标介绍---辐射参数
辐射参数：
--- 按重要性顺序排列
辐射参数：
--- 按重要性顺序排列
水平面波束宽度
辐射参数评估：
满足所需求的覆盖要求
水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高 前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。
电下倾角度
垂直面波束宽度 前后比 增益
能有效提升网络的通信质量
交叉极化比决定极化分集效果，网络升抗多径衰落 的标志。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减 缓同频干扰。
相对较高 ±0.8° 好 较好 1.0
增益约低0.2~0.3dB ±1.5° 差 较差 0.65
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
半波振子VS微带贴片
振子形式
半波振子
优点
辐射效率高、交叉极化指标
缺点
振子结构相对复杂，加工
较好； 单元辐射阻抗较易优化； 实现形式多样化，可采用印 制板、金属板冷冲压、锌合金 压铸等多种实现方式。 微带贴片
3、天线原理及指标介绍---方向图
天线方向图测试---辐射性能测试
远场测量微波暗室及其系统 40米×20米 ×20米 ；
128探头近场测量微波暗室及其系统
3、天线原理及指标介绍---辐射参数
辐射参数：
--- 按重要性顺序排列
水平面波束宽度
辐射参数评估：
满足所需求的覆盖要求
水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高 前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。
交叉极化比
副瓣抑制

零点填充 方向图圆度
对网络性能有影响的辅助指标
零点填充在某些特殊场景可有限度的减少盲点； 方向图圆度是反映全向天线的覆盖均匀性指标。
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3、天线原理及指标介绍---垂直面波束宽度
定义：在垂直方向图上，在最大辐射方向的两侧，辐射功率下降3dB
的两个方向的夹角。
垂直面波束宽度
天线基础知识与原理
1 1
目 录
一 二
天线基本知识及原理
天线的波束成型简介
2
目 录
一
天线基本知识及原理
1、天馈系统简介 2、天线类型及各部件材质介绍 3、天线原理及指标介绍
3
1、天馈系统简介
天线调节支架 抱杆 接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
基站天线在整个网络建设中占经费比例不 到3%，但它对网络性能的影响却超过60%。
传输线
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。
终端张角传输线
对称振子
3、天线原理及指标介绍---方向图
方向图象一个“汽车轮胎”
水平面 H面
垂直面 E面
立体图
水平面波束宽度 = 360º 垂直面波束宽度= 78º
3、天线原理及指标介绍---方向图
将“轮胎”压扁，信号就越集中，实际使用的天线就是采用一个或者多 个辐射单元来实现的。
辐射参数：
--- 按重要性顺序排列
水平面波束宽度
辐射参数评估：
满足所需求的覆盖要求
水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高 前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。
电下倾角度
垂直面波束宽度 前后比 增益
能有效提升网络的通信质量
交叉极化比决定极化分集效果，提升抗多径衰落的 能力。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减缓 同频干扰。
振子形式简单，易于冷冲压
难度较大；特别是合金压铸 方式的半波振子。 成本较高。
交叉极化指标较差； 双极化贴片天线的极化隔
成型； 易于与微带功率分配网络一 体化设计； 成本相对较低。
离度较差； 装配精度要求较高
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
半波对称振子是天线设计普遍采用的一种振子形式，可以有多 种改进形式： 实现方式
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3、天线原理及指标介绍---辐射参数
辐射参数：
--- 按重要性顺序排列
水平面波束宽度
辐射参数评估：
满足所需求的覆盖要求
水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高 前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。
电下倾角度
垂直面波束宽度 前后比 增益
能有效提升网络的通信质量
交叉极化比决定极化分集效果，网络升抗多径衰落 的标志。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减 缓同频干扰。
常 规 套 筒 振 子 缩 短 套 筒 振 子
移 动 通 信 天 线 类 型
全 向 天 线
高性能
一般型
定 向 天 线
半 波 振 子 微 带 贴 片
高性能
一般型
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
常规套筒振子VS缩短套筒振子
常规套筒振子 缩短套筒振子
铜材和铝材区 别不大
增益 方向图圆度 批次一致性 交调指标 相对成本
铝材规格
技术要求及工艺说明
5系列
备注
/ 提高底板的抗腐蚀性， 从环保角度考虑，建议 本色导电氧化。 / / /
表面处理
底板厚度 尺寸精度 环保要求 其它要求
导电氧化
≥2mm； 双频共用天线：≥2.5mm GB/T 1804-m 符合RoHS 清理毛刺、锐角倒钝
/
2、天线类型及各部件材质介绍---天线罩
成本系数
重量系数 抗冲击碰撞性能 耐温性能 拉伸强度(Mpa) 弯曲强度(Mpa) 弯曲模量(Mpa)
PVC
1
1 好 -50℃～+70℃ 38.3 66.3 3440
玻璃钢
2.3
1.2 差 -70℃～+150℃ 240 219 10110
备注
/
/ / / 玻璃钢强度优于PVC。
阻燃性
抗老化 防水性能 防腐蚀性 透波性
2、天线类型及各部件材质介绍---馈电网络
同轴电缆网 络
空气微带线网 络
成本（系数）
损耗 寄生辐射
较高（2.0)
一般 没有
低（1.0）
小 有，较大
指标稳定性
指标受底板影响 可靠性 可生产性
好
没有影响 高 焊点多
差
影响较大 差 较好
2、天线类型及各部件材质介绍---底板
底板的技术要求及工艺说明 ＊底板铝材规格应首选抗腐蚀性好的5系列板材 目前导电性能优良的有色金属中铝合金的性价比最高，海内外天 线厂家普遍采用铝合金作为定向天线的底板，在具体规格选择方面， 国内天线厂家主要使用1、3和5系列，下表以1060、3A21及5052作为各 系列代表对比优缺点： 关键参数
电下倾角度
垂直面波束宽度 前后比 增益
能有效提升网络的通信质量
交叉极化比决定极化分集效果，网络升抗多径衰落 的标志。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减 缓同频干扰。
交叉极化比
副瓣抑制

零点填充 方向图圆度
对网络性能有影响的辅助指标
零点填充在某些特殊场景可有限度的减少盲点； 方向图圆度是反映全向天线的覆盖均匀性指标。
UL94V-0
较好 好 好 较好
UL94V-0
好 较好 好 较好
UL94V-0最高阻燃等级。 两者在抗老化、防水、防 腐蚀及透波性方面性能相 当，但国内玻璃钢工艺还 不太成熟，可能会导致玻 璃钢性能有所下降。
3、天线原理及指标介绍---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。 天线的功能： 天线的辐射原理：
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3、天线原理及指标介绍---水平面波束宽度
定义：在水平面方向图上，在最大辐射方向的两侧，辐射功率下降
3dB的两个方向的夹角。
水平面波束宽度
3dB 波瓣宽度 峰值 - 3dB 60° (eg) 10dB 波瓣宽度 峰值 - 10dB 120° (eg) 峰值 峰值 - 10dB
峰值
峰值 - 3dB
交叉极化比
副瓣抑制

零点填充 方向图圆度
对网络性能有影响的辅助指标
零点填充在某些特殊场景可有限度的减少盲点； 方向图圆度是反映全向天线的覆盖均匀性指标。
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3、天线原理及指标介绍---前后比
定义：是指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
印制板
优点
可以保证较高的尺寸精度； 阻抗匹配可灵活设计； 常用于军工产品。
缺点
CDMA800/GSM900频段使
用成本高； CDMA800/GSM900频段使 用结构稳定性较差。
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
实现方式 金属板冷冲压 优点
加工和材料成本相对较低；
缺点
指标较差且一致性较差； 结构形状的时间稳定性较差
峰值 - 3dB 15° (eg) 峰值 32° (eg) 峰值 - 10dB 峰值
峰值 - 3dB
峰值 - 10dB
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3、天线原理及指标介绍---波束宽度案例介绍
350度 317.5度
350度 22.5度 317.5度
22.5度
50度 290度
50度
290度
A
65o半功率角
A
90o半功率角
3、天线原理及指标介绍---辐射参数
成本系数 抗拉强度（MPa） 抗腐蚀等级
1060
1 ≥75 最佳
3A21
1.1 ≥110 差
5052
1.2 ≥195 良好
备注
/ / /
从最佳性价比角度考虑，底板铝材规格应首选抗腐蚀性好的5系列 板材。但在集采成本压力下，国内厂家很少选用5系列板材。
2、天线类型及各部件材质介绍---底板
＊底板技术要求及工艺说明 指标名称
天线罩对比 天线罩以对天线主体的封装防护为目的，主要为了减缓温度、湿度、 盐雾、雨淋、摄冰、大风、老化、等各种因素对天线性能的影响，国内外 基站天线的天线外罩目前普遍使用的材料为PVC和玻璃钢。
玻璃钢
PVC
2、天线类型及各部件材质介绍---天线罩
＊天线罩材料选择PVC，PVC材料与玻璃钢材料关键参数对照表如下： 关键参数
在实际网优工作中，通过天线的选择与调整
是简单但收效最大的方法。强化天线的性能 和品质起着四两拨千斤的作用。
天线 接地装置 主馈线（7/8“）
室内超柔馈线
室外馈线 馈线卡 防雷保护器 基站主设备
馈线过线窗
2、天线类型及各部件材质介绍
常规天线
全向天线 定向单极化天线 定向双极化天线
电调天线
单宽频电调天线 多频电调天线
水平面波束宽度
辐射参数评估：
满足所需求的覆盖要求
水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高 前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。
电下倾角度
垂直面波束宽度 前后比 增益
能有效提升网络的通信质量
交叉极化比决定极化分集效果，网络升抗多径衰落 的标志。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减 缓同频干扰。
2、天线类型及各部件材质介绍---天线内部结构
同一款基站天线有多种设计方案来实现。
反射板
振子
设计方案涉及到天线的以下四部分：
1、辐射单元（振子） 2、反射板（底板）
3、功率分配网络（馈电网络）
4、封装防护（天线罩）
馈电网络
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
高性能与一般型产品材质工艺对比——天线振子
，可靠性较差。
设计指标优秀且一致性较好
成本相对较高
锌（铝）合金压铸
成品可靠性高 结构形状的时间稳定性好
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
比较好的65度振子
比较差的65度振子
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
比较好的90度振子
比较差的90度振子
2、天线类型及各部件材质介绍---馈电网络 空气微带线馈电网络
交叉极化比
副瓣抑制

零点填充 方向图圆度
对网络性能有影响的辅助指标
零点填充在某些特殊场景可有限度的减少盲点； 方向图圆度是反映全向天线的覆盖均匀性指标。
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3、天线原理及指标介绍---天线增益
定义：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空
间同一点处所产生的信号的功率之比。
P1 全向辐射器在各个方向上 的辐射能量相等 单一偶极子的 “汽车轮胎”形辐射图