第四节-基站天线基本知识
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移动通信基站天线基础知识
移动通信基站天线基础知识
• 3. 天线增益与方向图的关系
• 一般说来，天线的主瓣波束宽度越窄，天线
增益越高。当旁瓣电平及前后比正常的情况下， 可用下式近似表示
• 反射面天线，则由于有效照射效率因素的影响，
故
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移动通信基站天线基础知识
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移动通信基站天线基础知识
•八. 关于传输线的几个基本概念
极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常都
要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或
用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生３分贝的极化损失，
即只能接收到来波的一半能量；
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移动通信基站天线基础知识
•1. 双极化天线
• 两个天线为一个整体
• 传输两个独立的波
当接收天线的极化方向（例如水平或右旋圆极化）
与来波的极化方向（相应为垂直或左旋圆极化）完全正
交时，接收天线也就完全接收不到来波的能量，这时称
来波与接收天线极化是隔离的。
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移动通信基站天线基础知识
•3.(极化)隔离
•
隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种
极化中出现的比例
•1000mW (即1W)
•15° (eg)
•Peak
•10dB 波束宽度 • - 10dB点
•120° (eg)
•峰值 • - 10dB点
•Peak - 10dB
•32° (eg)
•Peak
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•Peak - 3dB
•俯仰面即垂直面方向图
•Peak - 10dB
移动通信基站天线基础知识
•方向图旁瓣显示
• 3. 天线增益与方向图的关系
• 一般说来，天线的主瓣波束宽度越窄，天线
增益越高。当旁瓣电平及前后比正常的情况下， 可用下式近似表示
• 反射面天线，则由于有效照射效率因素的影响，
故
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移动通信基站天线基础知识
•八. 关于传输线的几个基本概念
极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常都
要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或
用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生３分贝的极化损失，
即只能接收到来波的一半能量；
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移动通信基站天线基础知识
•1. 双极化天线
• 两个天线为一个整体
• 传输两个独立的波
当接收天线的极化方向（例如水平或右旋圆极化）
与来波的极化方向（相应为垂直或左旋圆极化）完全正
交时，接收天线也就完全接收不到来波的能量，这时称
来波与接收天线极化是隔离的。
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•3.(极化)隔离
•
隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种
极化中出现的比例
•1000mW (即1W)
•15° (eg)
•Peak
•10dB 波束宽度 • - 10dB点
•120° (eg)
•峰值 • - 10dB点
•Peak - 10dB
•32° (eg)
•Peak
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•Peak - 3dB
•俯仰面即垂直面方向图
•Peak - 10dB
移动通信基站天线基础知识
•方向图旁瓣显示
基站天线基础知识
*下倾角是天线最大辐射方向与水平面的夹角。（图 12）
-7-
图 天线预置下倾角
为什么要使天线最大辐射方向下倾？是为了使天线辐射能量落到地面上。 天线的下倾角是根据对方网络预测参数设计的。在城区，基站的分布较密，为了让 站间不造成干扰，天线一般挂得不是很高，天线的下倾角一般为 3°- 12°，太小会造 成干扰，太大会使覆盖区缩小；在郊区或农村，运营商为了使基站的覆盖面积扩大，不 但天线挂得很高，而且下倾角调得很小。 下倾角通常可用三种方式来调节：一是机械调节。即通过安装件来调节。二是电子 预置。通过馈电网络改变振子辐射相位，达到预置下倾角的目的。我公司基站天线的预 置下倾角从 0°到 12°可选，一般在天线型号中有标注。三是电子控制。即通过可遥控 的电子移相器调节天线的下倾角。所谓电调天线指的就是这种天线。电调天线与预置下 倾角天线比较，预置下倾角天线一旦做好，其下倾角是不可改变的，而电调天线的下倾 角可通过一定装置来改变。电调天线是未来天线技术的一个发展方向。我公司电调天线 正在研发之中。
性阻抗相匹配。移动通信基站天线的输入阻抗标称值通常为 50Ω。即要求传输线、接 头的特性阻抗也是 50Ω。（图 5）
-3-
图 5：天线输入阻抗与传输线特性的匹配
*驻波比 当天线的输入阻抗和传输线特性阻抗不相等时（即失配时），输入到
天线的能量一部分被反射回来。驻波比（VSWR）就是反映入射功率和反射功率关系的重
图 9：单极化示意图
-6-
图 10：双极化示意图
极化方式分圆极化、椭圆极化和线极化。我公司天线产品大都为线极化。线极化分 单极化、双极化，单极化中又有垂直极化、水平极化，双极化中有垂直/水平极化、± 45°极化。在内部结构中，我们可以简单地把振子馈电的方向看作是极化方向。一副双 极化天线可看作两副单极化天线合成体。
-7-
图 天线预置下倾角
为什么要使天线最大辐射方向下倾？是为了使天线辐射能量落到地面上。 天线的下倾角是根据对方网络预测参数设计的。在城区，基站的分布较密，为了让 站间不造成干扰，天线一般挂得不是很高，天线的下倾角一般为 3°- 12°，太小会造 成干扰，太大会使覆盖区缩小；在郊区或农村，运营商为了使基站的覆盖面积扩大，不 但天线挂得很高，而且下倾角调得很小。 下倾角通常可用三种方式来调节：一是机械调节。即通过安装件来调节。二是电子 预置。通过馈电网络改变振子辐射相位，达到预置下倾角的目的。我公司基站天线的预 置下倾角从 0°到 12°可选，一般在天线型号中有标注。三是电子控制。即通过可遥控 的电子移相器调节天线的下倾角。所谓电调天线指的就是这种天线。电调天线与预置下 倾角天线比较，预置下倾角天线一旦做好，其下倾角是不可改变的，而电调天线的下倾 角可通过一定装置来改变。电调天线是未来天线技术的一个发展方向。我公司电调天线 正在研发之中。
性阻抗相匹配。移动通信基站天线的输入阻抗标称值通常为 50Ω。即要求传输线、接 头的特性阻抗也是 50Ω。（图 5）
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图 5：天线输入阻抗与传输线特性的匹配
*驻波比 当天线的输入阻抗和传输线特性阻抗不相等时（即失配时），输入到
天线的能量一部分被反射回来。驻波比（VSWR）就是反映入射功率和反射功率关系的重
图 9：单极化示意图
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图 10：双极化示意图
极化方式分圆极化、椭圆极化和线极化。我公司天线产品大都为线极化。线极化分 单极化、双极化，单极化中又有垂直极化、水平极化，双极化中有垂直/水平极化、± 45°极化。在内部结构中，我们可以简单地把振子馈电的方向看作是极化方向。一副双 极化天线可看作两副单极化天线合成体。
基站天线知识
天线都是有下倾角的.合理设置天线下倾角不但可以降低同频干扰的影响，有效控制基站的覆盖范围和整网的软切换比例（对CDMA网络而言），而且可以加强本基站覆盖区内的信号强度。
通常天线下倾角的设定有两方面侧重，即侧重于干扰抑制和侧重于加强覆盖。
这两方面侧重分别对应不同的下倾角算法。
一般而言，对基站分布密集的地区应侧重于考虑干扰抑制(大下倾角)。
而基站分布较稀疏的地区则侧重于考虑加强覆盖(小下倾角)。
基站天线的知识:一、天线类型选择在移动通信网工程设计中，应该根据网络的覆盖要求、话务量分布、抗干扰要求和网络服务布紧密相关，可以将天线使用环境大致分为五种类型：城区、密集城区、郊区、农村地区、交通干线等。
1、城区基站天线城区基站密度较高，单站预期覆盖范围较小，选择基站天线时应考虑以下几方面。
（1）为减少干扰，应选用水平半功率角接近于60度的天线。
这样的天线所构成的辐射方向图接近于理想的三叶草型蜂窝结构，与现网适配性较好，有助于控制越区切换。
如下图所示。
（2）城区基站一般不要求大范围覆盖，而更注重覆盖的深度。
由于中等增益天线的有效垂直波束相比于高增益天线较宽，覆盖半径内有效的深度覆盖范围较大，可以改善室内覆盖效果，所以选用中等增益天线较好。
（3）由于城区基站天线安装空间往往有限，所以选用双极化天线比较切合实际。
综上所述，城区基站宜选用水平半功率角为60度左右的中等增益的双极化天线。
例如水平半功率角为65度的15dBi双极化天线。
2、密集城区基站天线密集城区基站天线的选择与一般城区基站类似。
但由于密集城区基站站距往往只有400米到600米，在使用水平半功率角为65度的15dBi双极化天线，且天线有效挂高35米的情况下，天线下倾角可能设置在14.0度到11.5度之间。
此时如果单纯采用机械下倾的方式，倾角过大将引起水平波束变宽，干扰增大，同时上副瓣也会引入较大干扰；而采用电子式倾角天线，则可以较好的解决波形畸变的问题，产生的干扰相对较小。
GSM基站天线知识和调整方法(共66张PPT)
（优选）GSM基站天线知识和 调整方法
一 基站天线的原理
1. 天线辐射电磁波的基本原理
2. 电波的多径传播
3. 天线的功能: 控制辐射能量的去向
4. 前后比
5. 波束宽度
6. 天线的下倾
1 天线辐射电磁波的基本原理
导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射 的能力与导线的长短和形状有关.如果导线位置如由于两导线的距离很近，
3dB 波束宽度
方位即水平面方向图
10dB 波束宽度
- 3dB点
- 10dB点
60° (eg)
峰值
120° (eg)
峰值 10dB点 Peak - 10dB
15° (eg)
Peak
32° (eg)
Peak
Peak - 3dB
俯仰面即垂直面方向图
Peak - 10dB
通信方程式
PT(dB)=PR(dB)+20log4πR(m)/λmin(m)-GT(dBi)-GR(dBi)+Lc(dB)+L0(dB) 式中 Lc是基站发射天线的馈线损耗
L0是传播途中的电波损耗 在系统设计时，对最后一项电波传播损耗L0要留有足够的 余量，一般电波传播损耗与传播途中自然条件有关如经过树 林和土木建筑时有10~15dB损耗、经过钢筋水泥墙时约有 25~30dB损耗,
且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱。如果将两导线张开， 这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方向相同，因而辐射 较强。当导线的长度ｌ远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱.
当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增 加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为
一 基站天线的原理
1. 天线辐射电磁波的基本原理
2. 电波的多径传播
3. 天线的功能: 控制辐射能量的去向
4. 前后比
5. 波束宽度
6. 天线的下倾
1 天线辐射电磁波的基本原理
导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射 的能力与导线的长短和形状有关.如果导线位置如由于两导线的距离很近，
3dB 波束宽度
方位即水平面方向图
10dB 波束宽度
- 3dB点
- 10dB点
60° (eg)
峰值
120° (eg)
峰值 10dB点 Peak - 10dB
15° (eg)
Peak
32° (eg)
Peak
Peak - 3dB
俯仰面即垂直面方向图
Peak - 10dB
通信方程式
PT(dB)=PR(dB)+20log4πR(m)/λmin(m)-GT(dBi)-GR(dBi)+Lc(dB)+L0(dB) 式中 Lc是基站发射天线的馈线损耗
L0是传播途中的电波损耗 在系统设计时，对最后一项电波传播损耗L0要留有足够的 余量，一般电波传播损耗与传播途中自然条件有关如经过树 林和土木建筑时有10~15dB损耗、经过钢筋水泥墙时约有 25~30dB损耗,
且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱。如果将两导线张开， 这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方向相同，因而辐射 较强。当导线的长度ｌ远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱.
当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增 加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为
基站天线基础知识介绍(经典版)
机械下倾
天线占 比
27% 17% 14% 8% 7% 7% 6%
3%
5% 3% 3%
水平 半功 率角
65 65 65 65 65 65 65
65
65 65 65
垂直半 功率角
6.5~15 6.5~15 6.5~15 6.5~15 6.5~15 6.5~15 6.5~15
6.5~15
6.5~15 6.5~15 6.5~15
3
天线的位置和作用
天线的作用就是将馈管中携带声音信息的高频电磁能转成为自由空间的电磁波，反之收集自由空间中的电磁波 转化为馈管中的高频电磁能电信号。
天线是无源设备，载波通过馈线送到天线的信号有多大，天线发出去的信号就有多大。
天线调节支架
基站天馈系统示意图
抱杆（50~114mm）
接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
W 海天 摩比 摩比
HTDBS096515(3) HTQ-09-11 FX-X-GB-17-65-03T HTDBS096517（3） HTDBS096515 HTDBS096515(6) HTDBS096518（3） CTSD09-065136DM/7226.03 HTDBS096517 MB900-65-15/7226.03 MB900-65-18D
基站天线基础知识介绍
2015.8 优化中心
• 天线在无线通信系统中起着重要的 作用。
• 各种场景下天线的选型、天线的方 位角、下倾角角度设置会直接影响 到网络的性能和覆盖强度。
通过天线基础知识学习，希望大家在 后期对天线与覆盖的关系有一个更深入的 认识。
2
第1章 天线的位置和作用 第2章 天线的驻波比对覆盖的影响 第3章 现网天线型号介绍 第4章 天线的辐射方向图 第5章 天线下倾角计算 第6章 案例 第7章 天线调整注意事项
基站天线的基本原理及电波传播
• 前后比 Front-to-Back Ratio（单位：dB） • 驻波比VSWR • 回损 Return Loss（单位： dB） • 功率容量 Maximum Input Power（单位：Watt）
基站天线的主要电气特性 (2)
• 极化方式 Polarization • 下倾角 Downtilt（单位：degree） • 三阶互调 Intermodulation（单位：dBc） • 阻抗 Independence （单位：ohms） • 雷电防护 Lightning protection
斜率 (dB/dec) 40
市区
-76
38.4
郊区
-68
38
农村
-62
36
注: 1. 以上取值只针对 850 MHz 2. 可以根据实际情况进行修正
谢谢
谢谢
感谢下 载
• 天线是无源而非有源器件。
• 天线的增益是指它与各向同性（isotropic)天线相比， 能量集中的增大倍数（dBi)。或与偶极子（dipole)天 线相比，能量集中的增大倍数（dBd)。
典型的基站天线类型
• 全向天线 • 定向天线
– 按结构分
• 板状天线 • 对数周期天线
– 按极化方式分
• 单极化天线 • 双极化天线
基站天线的基本原理及电波传播
基站天线的基本原理及电波传播
内容
• 天线知识概述
– 天线的定义 – 典型的基站天线类型 – 基站天线的主要电气特性 – 基站天线的主要机械特性 – 基站天线的主要环境特性
• 天线的基本原理 • 电波传播基本知识
天线知识概述 天线知识概述
天线的定义
• 天线是一种将传输线送来的高频传导电流转变成空 间电磁波或反向过程的装置。
基站天线的主要电气特性 (2)
• 极化方式 Polarization • 下倾角 Downtilt（单位：degree） • 三阶互调 Intermodulation（单位：dBc） • 阻抗 Independence （单位：ohms） • 雷电防护 Lightning protection
斜率 (dB/dec) 40
市区
-76
38.4
郊区
-68
38
农村
-62
36
注: 1. 以上取值只针对 850 MHz 2. 可以根据实际情况进行修正
谢谢
谢谢
感谢下 载
• 天线是无源而非有源器件。
• 天线的增益是指它与各向同性（isotropic)天线相比， 能量集中的增大倍数（dBi)。或与偶极子（dipole)天 线相比，能量集中的增大倍数（dBd)。
典型的基站天线类型
• 全向天线 • 定向天线
– 按结构分
• 板状天线 • 对数周期天线
– 按极化方式分
• 单极化天线 • 双极化天线
基站天线的基本原理及电波传播
基站天线的基本原理及电波传播
内容
• 天线知识概述
– 天线的定义 – 典型的基站天线类型 – 基站天线的主要电气特性 – 基站天线的主要机械特性 – 基站天线的主要环境特性
• 天线的基本原理 • 电波传播基本知识
天线知识概述 天线知识概述
天线的定义
• 天线是一种将传输线送来的高频传导电流转变成空 间电磁波或反向过程的装置。
基站天线知识
实践证明，电调天线下倾角度在1°-5°变化时，其 天线方向图与机械天线的大致相同；当下倾角度在5°10°变化时，其天线方向图较机械天线的稍有改善；当 下倾角度在10°-15°变化时，其天线方向图较机械天 线的变化较大；当机械天线下倾15°后，其天线方向图 较机械天线的明显不同，这时天线方向图形状改变不大， 主瓣方向覆盖距离明显缩短，整个天线方向图都在本基 站扇区内，增加下倾角度，可以使扇区覆盖面积缩小， 但不产生干扰，这样的方向图是我们需要的，因此采用 电调天线能够降低呼损，减小干扰。另外，电调天线允 许系统在不停机的情况下对垂直方向性图下倾角进行调 整，实时监测调整的效果，调整倾角的步进精度也较高 （为0.1°），因此可以对网络实现精细调整；电调天 线的三阶互调指标为-150dBc，较机械天线相差30dBc， 有利于消除邻频干扰和杂散干扰。
移动通信系统中，天线的作用就是在
其中至少有一个是移动站的无线电站 之间建立无线电传输线路。有两种类 型的移动通信系统：一类是发射机和 接收机直接通信，另一类是发射机和 接收机通过某基站进行通信。目前用 的比较多的是后面那种情况。
第二章：天线分类选择
任何类型天线应能承受风速为１５０Ｋｍ／ｈ的风力负载， 天线的连接头处一般应在天线的下面。天线应有防结冰性 能。
•天线背景介绍 •天线分类选择 •天线各项指标 •天线发展展望
第一章：天线背景介绍
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）的一个综合的 复合体。而在移动通信系统中，空间无线信 号的发射和接收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，起着举 足轻重的作用，如果天线的选择不好，或者 天线的参数设置不当，都会直接影响到整个 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 量有很大影响。
基站天线简介介绍
基站天线的应用场景
01
02
03
移动通信网络
基站天线广泛应用于移动 通信网络中，如2G、3G 、4G、5G等网络，为手 机用户提供无线通信服务 。
无线局域网
无线局域网（WLAN）中 的接入点（AP）通常也配 备了基站天线，用于实现 无线数据传输和网络覆盖 。
其他无线通信系统
如无线城市、物联网（ IoT）等无线通信系统， 也需要基站天线来实现信 号覆盖和服务。
城市智慧化
城市智慧化建设需要大量的传感器、摄像头等设备进行数据采集和传输，基站天线将为这 些设备提供稳定、高效的无线连接，推动城市智慧化的发展。对未来通信产业影响和价值提升网络性能
基站天线的技术创新和应用拓展将不断提升网络性能，满足人们对 高速、低延迟、大连接的需求，推动通信产业的快速发展。
降低成本
详细描述
增益是衡量天线性能的重要指标之一，通常用分贝（dB）表示。增益越高，天线 在特定方向上的信号传输距离越远。因此，在基站天线设计中，通常会追求较高 的增益以增强信号覆盖范围。
半功率角
总结词
半功率角是指天线在某个方向上的信号强度降低到最大值一半的角度。
详细描述
半功率角是衡量天线方向性的重要指标。半功率角越小，说明天线在各个方向上的信号强度越均匀， 信号覆盖范围也越广。在基站天线设计中，通常会追求较小的半功率角以提高信号覆盖效果。
辐射方向
由于定向基站天线具有明 显的辐射方向性，因此可 以针对特定方向进行信号 覆盖。
信号覆盖范围
由于其较强的方向性，定 向基站天线的信号覆盖范 围相对较小。
全向基站天线
3dB波束宽度
全向基站天线的3dB波束宽度通常在70-90度之间 。
辐射方向
移动通信基站的天线2024
移动通信基站是实现无线通信的重要设备，而天线作为基站的重要组成部分之一，具有至关重要的作用。
本文将进一步探讨移动通信基站天线的相关知识，包括天线的类型、天线的性能要求、天线的选型原则、天线的安装和维护等方面。
引言概述:移动通信基站天线是将无线电频率信号转换为电磁波信号并发射到空中或接收空中的电磁波转换为电信号的设备。
它是实现无线通信的关键环节，对通信系统的覆盖范围和通信质量具有直接影响。
因此，选择适合的天线类型和正确的安装方式非常重要。
正文内容：一、天线类型1.定向天线：通过增大天线的增益和指向性来实现远距离传输和覆盖。
2.宽角度天线：通过扩大天线的辐射角来实现较大范围的覆盖，但传输距离相对较短。
二、天线性能要求1.增益：天线增益是指天线指向性的强度，高增益天线可以实现长距离传输。
2.辐射效率：天线辐射功率与输入功率之比，较高的辐射效率可以提高天线传输效果。
3.频率范围：天线应具有适应不同频段的能力。
4.方向性：天线应具备较好的指向性，以减少干扰和提高覆盖范围。
5.极化方式：天线的极化方式需要与基站系统相匹配，一般分为水平极化和垂直极化。
三、天线选型原则1.频率匹配：选择与系统频段相匹配的天线。
2.增益匹配：根据具体需求选择适当的天线增益，以实现预期的覆盖范围和通信质量。
3.空间需求：考虑基站所在位置的实际情况，选择合适的天线。
4.环境适应：根据基站所处环境的不同，选择适应不同气候条件和防护要求的天线。
5.成本效益：综合考虑天线性能、价格、使用寿命等因素，选择性价比较高的天线。
四、天线的安装和维护1.安装位置：根据天线类型和覆盖需求，选择适当的高度和方向，避免遮挡和多径干扰等问题。
2.安装角度：根据天线的辐射角和覆盖需求选择合适的安装角度，最大程度地提高天线的辐射效果。
3.安装固定：确保天线安装牢固，避免受风力等外力影响导致天线倾斜或脱落。
4.定期检查：定期检查天线的性能和连接，确保天线的正常运行。
移动通信基站天线原理及基本知识讲座
移动通信基站天线原理及基本知识讲座天线基本知识天线的基本知识11.1天线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。
1.1天线的作用与地位天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。
对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。
天线的基本知识某电磁波的辐射导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。
如图1.1a所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，如图1.1b所示，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。
必须指出，当导线的长度L远小于波长λ时，辐射很微弱；导线的长度L增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。
某电磁波的辐射图1.1a图1.1b天线的基本知识1.2对称振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。
两臂长度相等的振子叫做对称振子。
每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子,见图1.2a另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子,见图1.2b1.2对称振子1/4波长1/2波长1/4波长对称振子图1.2a图1.2b天线的基本知识1.3天线方向性的讨论1.3.1天线方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。
移动通信基站天线基本知识
下零点填充 方向图圆度
二. 天线原理及参数
2.2 天线的辐射参数
上旁瓣抑制
抑制同频干扰或导频污染的重要指标
对于城区建筑物密集的应用场景，一方面因通信容量大要求缩小蜂窝，另一方面因 楼房遮挡和多径反射，难以实现大距离覆盖。通常采用增益13~15dBi的低增益天线， 大下倾角做微蜂窝覆盖，从而，主波束的上侧第一、二旁瓣指向前方同频小区的可 能性很大，这就要求在设计天线时，设法对上旁瓣进行抑制，从而降低干扰。
后向功率
前向功率
二. 天线原理及参数
2.2 天线的辐射参数
根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标 能够提升网络通信质量的重要指标
对网络性能有影响的辅助指标
天线参数
水平面波束宽度 垂直面波束宽度及电下倾角度
增益
前后比 上旁瓣抑制 交叉极化比 波束偏移及方向图一致性
2.2 天线的辐射参数
根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标 能够提升网络通信质量的重要指标
对网络性能有影响的辅助指标
天线参数
水平面波束宽度 垂直面波束宽度及电下倾角度
增益
前后比 上旁瓣抑制 交叉极化比 波束偏移及方向图一致性
下零点填充 方向图圆度
京信通信系统（中国）有限公司 2014年3月
目录
一、电磁波传播基本原理 二、天线原理及参数 三、天线在移动通信中的应用
一. 电磁波传播基本原理
1.1 无线电波的辐射机理
无线电波的定义
f = 900MHz t=1.1ns λ=z=333mm
Φ = ω•t –β•z = 2πf t – (2 π/λ) z
二. 天线原理及参数
2.2 天线的辐射参数
上旁瓣抑制
抑制同频干扰或导频污染的重要指标
对于城区建筑物密集的应用场景，一方面因通信容量大要求缩小蜂窝，另一方面因 楼房遮挡和多径反射，难以实现大距离覆盖。通常采用增益13~15dBi的低增益天线， 大下倾角做微蜂窝覆盖，从而，主波束的上侧第一、二旁瓣指向前方同频小区的可 能性很大，这就要求在设计天线时，设法对上旁瓣进行抑制，从而降低干扰。
后向功率
前向功率
二. 天线原理及参数
2.2 天线的辐射参数
根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标 能够提升网络通信质量的重要指标
对网络性能有影响的辅助指标
天线参数
水平面波束宽度 垂直面波束宽度及电下倾角度
增益
前后比 上旁瓣抑制 交叉极化比 波束偏移及方向图一致性
2.2 天线的辐射参数
根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标 能够提升网络通信质量的重要指标
对网络性能有影响的辅助指标
天线参数
水平面波束宽度 垂直面波束宽度及电下倾角度
增益
前后比 上旁瓣抑制 交叉极化比 波束偏移及方向图一致性
下零点填充 方向图圆度
京信通信系统（中国）有限公司 2014年3月
目录
一、电磁波传播基本原理 二、天线原理及参数 三、天线在移动通信中的应用
一. 电磁波传播基本原理
1.1 无线电波的辐射机理
无线电波的定义
f = 900MHz t=1.1ns λ=z=333mm
Φ = ω•t –β•z = 2πf t – (2 π/λ) z
基站天线基本知识
1、发射状态，将来自射频电缆的电信号转 变成空间的电磁波信号；
2、接收状态：将空间电磁波信号转变成传 输线中的信号。
双极化对称振子
单极化对称振子
单极化微带贴片振子
基站天线的组成—功率分配网络
作用： ◆输入端口到振子能量传输 ◆振子间幅度相位分配 ◆阻抗匹配
空气微带线方案
电缆方案
空气带状线方 案
基站天线的组成—功率分配网络
如右表所示，当天线的驻波比分别是 1.5和1.35时，由上面的公式可计算 出功率反射系数分别是4%和2.2%， 则由于反射引起的增益损失分别是 0.18dB和0.1dB
天线的极化
2.3、天线的极化
垂直极化 45极化 (单极化) (双极化)
垂直单极化
±45°双极化
天线的极化
隔离度指的是两根或多根单极化天线或者一根双极化天线两个端口的 不相关性 隔离度指标保证了同扇区天线分集接收的性能。
20 铝 UPVC 灰色 -40～+70
0 ～ -15
储藏温度(℃) 最大风速(km/h)
-55～+80 210
天线增益
2.1、天线增益
天线是将传输线中的电磁能量有效地转化成自由空间的电磁波
能量或将空间电磁波有效地转化成传输线中的电磁能的设备。天线
是无源器件，所以仅仅起到能量转化作用而不能放大信号，那么我
◆ 兼容现有主流基站设备 ◆ 提供USB与RS232接口与本地电脑通信 ◆ 提供以太网、PPP接口与基站通信 ◆ 本地控制与远程控制 ◆ 多种灵活的远程控制解决方案
电调天线远程控制方案
电
电
电
电
调
调
调
调
天
天
天
天
2、接收状态：将空间电磁波信号转变成传 输线中的信号。
双极化对称振子
单极化对称振子
单极化微带贴片振子
基站天线的组成—功率分配网络
作用： ◆输入端口到振子能量传输 ◆振子间幅度相位分配 ◆阻抗匹配
空气微带线方案
电缆方案
空气带状线方 案
基站天线的组成—功率分配网络
如右表所示，当天线的驻波比分别是 1.5和1.35时，由上面的公式可计算 出功率反射系数分别是4%和2.2%， 则由于反射引起的增益损失分别是 0.18dB和0.1dB
天线的极化
2.3、天线的极化
垂直极化 45极化 (单极化) (双极化)
垂直单极化
±45°双极化
天线的极化
隔离度指的是两根或多根单极化天线或者一根双极化天线两个端口的 不相关性 隔离度指标保证了同扇区天线分集接收的性能。
20 铝 UPVC 灰色 -40～+70
0 ～ -15
储藏温度(℃) 最大风速(km/h)
-55～+80 210
天线增益
2.1、天线增益
天线是将传输线中的电磁能量有效地转化成自由空间的电磁波
能量或将空间电磁波有效地转化成传输线中的电磁能的设备。天线
是无源器件，所以仅仅起到能量转化作用而不能放大信号，那么我
◆ 兼容现有主流基站设备 ◆ 提供USB与RS232接口与本地电脑通信 ◆ 提供以太网、PPP接口与基站通信 ◆ 本地控制与远程控制 ◆ 多种灵活的远程控制解决方案
电调天线远程控制方案
电
电
电
电
调
调
调
调
天
天
天
天
移动通信基站天线基础知识
电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于１。
因此，无线电波在空 气中的传播速度略小于光速 ，通常我们就认为它等于光 速。
移动通信基站天线基础知识
电磁波的传播
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
移动通信基站天线基础知识
无线电波的波长、频率和传播速度的关系
可用式 λ＝Ｖ/ｆ 表示。 式中，Ｖ为速度，单位为米/秒；ｆ 为频率，单位为赫兹； λ为波长，单位为米。 由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒 质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。 我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对介 电常数ε约为2.1，因此，Ｖε≈Ｃ/1.44 ，λε≈λ/1.44 。
1000mW (即1W)
移动通信基站天线基础知识
1mW
六. 天线辐射的方向性
天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁 波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线 对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线 的方向性的特性曲线通常用方向图来表示.
方向图可用来说明天线在空间各个方向上所 具有的发射或接收电磁波的能力。
波长
1/2波长 一个1/2波长的对称振子 在
800MHz 约 200mm长 400MHz 约 400mm 长
1/4波长 1/2波长
1/4波长
振子
移动通信基站天线基础知识
三.天线的工作频率范围(带宽)
无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的 频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能 输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将 减小，据此可定义天线的频率带宽。
移动通信基站天线基础知识
二.天线辐射电磁波的基本原理
导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射， 辐射的能力与导线的长短和形状有关.如由于两导线的距离很
因此，无线电波在空 气中的传播速度略小于光速 ，通常我们就认为它等于光 速。
移动通信基站天线基础知识
电磁波的传播
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
移动通信基站天线基础知识
无线电波的波长、频率和传播速度的关系
可用式 λ＝Ｖ/ｆ 表示。 式中，Ｖ为速度，单位为米/秒；ｆ 为频率，单位为赫兹； λ为波长，单位为米。 由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒 质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。 我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对介 电常数ε约为2.1，因此，Ｖε≈Ｃ/1.44 ，λε≈λ/1.44 。
1000mW (即1W)
移动通信基站天线基础知识
1mW
六. 天线辐射的方向性
天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁 波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线 对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线 的方向性的特性曲线通常用方向图来表示.
方向图可用来说明天线在空间各个方向上所 具有的发射或接收电磁波的能力。
波长
1/2波长 一个1/2波长的对称振子 在
800MHz 约 200mm长 400MHz 约 400mm 长
1/4波长 1/2波长
1/4波长
振子
移动通信基站天线基础知识
三.天线的工作频率范围(带宽)
无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的 频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能 输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将 减小，据此可定义天线的频率带宽。
移动通信基站天线基础知识
二.天线辐射电磁波的基本原理
导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射， 辐射的能力与导线的长短和形状有关.如由于两导线的距离很
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塔顶放大器
7/8"电缆
接地卡 机房 1/2"跳线 避雷器
7/8"三联 馈线卡
接地卡
室外接地排 偏置T接头 机柜
馈线孔板
通信学院
天馈系统及基站天线组成
1/2 ”射频电缆 （跳线），跳 线长度一般3～ 5米，一般两端 DIN公头
基站天线馈缆系统
7/8 ”射频电缆 （主馈线）， 一般两端DIN 母头
通信学院
手动电调拉杆（旋钮） （用于调整天线波束下倾角）
通信学院
基站天线的组成--天线外罩
UPVC材料天线外罩图
玻璃钢材料天线外罩图
UPVC材料特点： 重量轻，耐水性好，耐候性强，适合于小尺寸天线外罩；
玻璃钢材料特点： 强度高，长期耐候性略逊于UPVC材料，适用于大尺寸天线外罩
通信学院
基站天线的组成--天线外罩
零点填充 16 dB
相对电平 (dBm)
0 -20 -40 -60 -80 -100 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
发射功率 = 1 W
基站天线高度 = 40 m
天线增益= 16 dBi 垂直面半功率波束宽度 = 6.5°
0.6 0.7 0.8 0.9 1
距离 (km)
通信学院
2.5、方向图—波束下倾角及下倾方式的比较
G D
η是增益系数，是方向性系数和增益系数的乘积。
（注：另一种表示增益的单位是与理想半波振子的比较值，用dBd表示，d 是振子 （ dipole ）的缩写。
由于半波振子的增益是2.15dB，所以
dBi=dBd+2.15
通信学院
2.1、天线增益
例：1个 半波振子
接收功率：1mW
4个半波振子组阵
作用： ▴输入端口到振子能量传输 ▴振子间幅度相位分配 ▴阻抗匹配 空气微带线方案
电缆方案
空气带状线方案
通信学院
基站天线的组成—功率分配网络
空气微带方案
▴ 网络幅度相位分配设计灵活； ▴ 可进行振子、网络整体仿真，设计精度高；
▴ 批量生产一致性好
通信学院
基站天线的组成—功率分配网络
电缆方案
▴相位分配设计灵活 ▴ 需要结合其他传输方式实现幅度分配
接收功率：4 mW
G= 10log(4/1) = 6 dBd
天线增益也可以按波束宽度来估算，工程上有如下经验公式：
G 10lg(
30000 ) e h
其中，θe和θh分别是天线水平面和垂直面的半功率波束宽度，单位是（°） 如水平面波束65 °，垂直面波束7 °的定向天线，按上式计算增益为18dB。 由此可见天线的增益越高，天线波束的就越窄，或反之波束越窄，天线增益越高。
7/16 DIN 型 母头
7/16 DIN型接头 （公头） DIN与N型接头的比较
通信学院
基站天线的组成—电缆接头
7/16 DIN接头（母头） 上图为900/1800双频双极化电 调天线，下图为800/900和 1800/1900/3G五频双极化电 调天线。共4个DIN射频母头 和2个电调调节杆。
▴ 玻璃钢外罩普遍采用的是手工
生产方式，效率比较低。 ▴ 采用先进的模压方式，既提高 了产能，又有良好的外观，提高 了一致性。
通信学院
基站天线的组成--天线内部结构
馈电网络（功率分配网络）
辐射单元（振子）
反射板（槽板）
通信学院
基站天线的组成—辐射单元
半波振子
两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波 长的振子，称半波对称振子。 半波对称振子的增益为G＝2.15dBi，它是构成高增益天线的基本辐射单元。
通信学院
2.4、端口隔离度
1000mW ( 1W)
10log(1000mW/1mW) = 30dB
1mW
对于多端口天线，端口隔离度是衡量各个端口之间互耦的 重要指标，理论上要求各端口是独立的即无互耦的，工程实 际中要求隔离度大于30dB
通信学院
2.5、方向图特性
天线的方向图特性包括： ▴ 水平面/垂直面3dB波束宽度 ▴ 前后比 ▴ 下旁瓣零点填充和上旁瓣抑制、下倾角
通信学院
2.5、方向图特性—前后比
后向功率
前向功率
F/B = 10 log
(前向功率) （后向功率)
一般要求 ： F/B＞ 25dB
通信学院
2.5、方向图-上旁瓣抑制与下旁瓣零点填充
▴ 为了减少对临近小区的干扰必须抑制上旁瓣电平，一般要求为〉15dB
▴ 为了使覆盖特性更加均匀，减少盲区，下旁瓣零点必须填充，一般要求为 18dB
下倾角方式：机械下倾、固定电下倾、可调电下倾、遥控电下倾
10° 电子下倾
6° 电子下倾＋4°机械下倾
10°机械下倾
通信学院
三、天线性能指标的测试
▴ 测试指标： 端口驻波比 端口隔离度 ▴ 仪器：矢量网络分析仪 ▴ 测试环境：微波暗室
通信学院
三、天线性能指标的测试
▴ 大型室外测试场 ▴ 大型室内微波暗室及自动化测试 系统软件
材料 内导 体 直径 (mm) 材料 直径 (mm) 材料 外导 体 直径 (mm) 材料 外护 套 直径 (mm)
铜包铝线
铜包铝线
RF 1/2
电 缆 （ 〞 ） 电 气 性 能 指 标
3.55
物理发泡聚乙烯
4.8
绝缘
9.0 螺旋纹铜管
12.0 环形纹铜管
12.0
13.9
耐光热聚乙烯或低烟无卤阻燃聚乙烯护套
通信学院
2.3、天线的极化
垂直极化 (单极化)
45极化 (双极化)
垂直单极化
±45°双极化
通信学院
2.4、端口隔离度
隔离度指的是两根或多根单极化天线或者一根双极化天线两个端口的
不相关性
隔离度指标保证了同扇区天线分集接收的性能。
双 极 化 天 线
单 极 化 天 线
单 极 化 天 线
隔离度 隔离度
储藏温度(℃)
最大风速(km/h)
-55～+80 210
通信学院
2.1、天线增益
天线是将传输线中的电磁能量有效地转化成自由空间的电磁波 能量或将空间电磁波有效地转化成传输线中的电磁能的设备。天线 是无源器件，所以仅仅起到能量转化作用而不能放大信号，那么我 们所说的某天线的增益是18dBi，是指什么呢？
通信学院
电调天线的各部件
驱动器 (RCU)
避雷器 双塔放 (DTMA)
中央控制单元 (CCU)
天线
控制电缆 便携式控制器
T型头
通信学院
摩比电调天线的特点
兼顾手动和遥控电调
－－－－ 驱动器安装方便简易，可靠性高
通信学院
摩比电调天线的特点
可调范围宽 (0～10°/ 0～14°)
－－－－在进行角度调整时，选择更多
理想点源
半波振子
2.15dB
通信学院
2.1、天线增益
定义
天线增益是指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力。
一般把天线在最大辐射方向上的场强 E 与理想各向同性天线（理想点源）均匀辐射场 强 E。相比，以功率密度增强的倍数定义为增益。 即:
D E 2 / E0
2
单位是 dBi。 i 是各向同性（ isotropic）的缩写。 上式没有考虑天线的各种损耗，叫方向性系数，计入损耗天线增益 即:
通信学院
基站天线的组成
打开天线的外包装， 我们看到天线外观结 构（以典型的板状天 线为例），天线有以
下三个部分：
A.极化天线两个7/16 DIN型接头 （母头），所
外罩
有天线都是母头
通信学院
基站天线的组成—电缆接头
7/16 DIN型 公头
N型接头 （公头）
通信学院
三、天线性能指标的测试
▴ 测试指标：
3dB波束宽度 前后比 上旁瓣抑制和 下零点填充
天线增益
▴ 仪器： 信号源 频谱仪或矢 量网络分析仪 ▴ 测试环境： 微波暗室
方向图测试原理图
通信学院
三、天线性能指标的测试
上图是实测的某天线的水平面/垂直面方向图，从图中可以读出其水平面半 功率波束宽度为66.3°，前后比31dB，垂直面半功率波束宽度为7.7°，前后比 27dB，波束下倾角4°，上第一旁瓣电平-23.6dB，下第一旁瓣电平-7.6dB，零点 填充-18dB。
1/4波长
0.5个波长 1/4波长
通信学院
基站天线的组成—辐射单元
天线基本辐射单元，其作用： 1、发射状态，将来自射频电缆的 电信号转变成空间的电磁波信号； 2、接收状态：将空间电磁波信号 转变成传输线中的信号。
双极化对称振子
单极化对称振子 单极化微带贴片振子
通信学院
基站天线的组成—功率分配网络
824～896
＞17 ＜1.35 ±45° 90 6.5 ≥25 ≥15 3 30 ＜-107
输入阻抗(Ω )
最大功率 (W) 接头形式 雷电保护
50
500 7/16 DIN(F) 直流接地
通信学院
二、天线的性能指标
机械性能指标
天线尺寸 (mm) 天线重量 (kg) 辐射材料 天线罩材料 天线罩颜色 工作温度(℃) 下倾角调整范围 (°) 640×296×156 20 铝 UPVC 灰色 -40～+70 0 ～ -15
独立电子下倾角可调（双频或多频电调天线） 具有良好的副瓣抑制特性
－－－－低上旁瓣可以减少越区干扰
1800M 双极化
900M 双极化 800/900M 双极化 1800/1900/3G 双极化
通信学院
摩比电调天线的特点