基站天线基本原理 ppt课件
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基站系统概述ppt课件
TRU（被分配的主要RU） FLASH
TRU 可选择的 应用程序
DRAM
数据
FLASH DXU 文件 TRU 应用程序 ECU 应用程序 DXU 应用程序 DXU lnit 应用程序 DRAM
TRU lnit 应用程序
PROM DATA
固化的根程序
可执行的 TRU 应用程序
可执行的 DXU 应用程序
CDU
测试MS接口
主电源输入接口 外接电池接口 交流电源输出接口 直流电源输出接口
ECU
环境和 电源
DXU原理图
控制CPU工作 EXTANAL ALARM OMT
指示LED
含有基本软件与下载软件 含有下载软件与IDB数据
Watchdog (看门狗） BOOT FLASH
INTER FACES
CPU
SRAM
DRAM
CPU部分
定时 单元
INDIC ATORS
动态存储区（信令缓存）
HDLC CON SWITCH SWITCH
处理LAPD信令
实时交换模块
LOCAL BUS A
C3 75欧
100 120
G703 G703
RS485 RS485
PCM部分
时分工作总线
LOCAL BUS B
C7
TRU 文件
LIB TX-bus
PCM-ref TIB-bus RTX
O&M bus
RF OUT
TM
GS
TSW
ETC ETB RTT RXD RTX
ETC
TRAU RRX TRH RP
RPD RP RP
STR
EMRP
SPU
V.24 EXALI
(西安海天)天线课件PPT课件
02
天线在移动通信系统中的作用
天线负责接收和发送无线信号，将信号从移动终端传输到基站或从基站
传输到移动终端。天线的性能直接影响移动通信系统的性能和用户体验。
03
移动通信系统中常用的天线类型
移动通信系统中常用的天线类型包括智能天线、MIMO天线、平板天线
等。这些天线类型具有不同的性能和特点，适用于不同的应用场景。
天线的工作原理基于电磁波的辐射和接收。当天线受到传输线中的交变电流激励时，就会向周围空间 产生电磁波的辐射。而当电磁波照射到天线时，天线则会感应出电动势，从而实现信息的接收。天线 的性能指标如方向性、增益和带宽等都与其形状、尺寸和工作原理有关。
02
天线技术参数
增益
增益是指天线在某一方向上的辐 射强度和功率密度之比，通常用
物联网中的天线技术
天线在物联网中的作用
天线设计考虑因素
天线是实现无线通信的关键部件，在 物联网中负责信号的发送和接收。
包括增益、波束宽度、阻抗匹配、极 化方式等。
天线类型
包括鞭状天线、板状天线、柱状天线 等，适用于不同场景和频段。
物联网天线的发展趋势
5G技术推动物联网天线的发展
01
随着5G技术的普及，物联网天线将朝着小型化、集成化、高性
分贝(dB)表示。
天线的增益与天线口径面积、天 线效率、波长等因素有关，是衡
量天线性能的重要ห้องสมุดไป่ตู้数之一。
在实际应用中，选择高增益天线 可以获得更好的信号覆盖和传输
效果。
方向性
方向性是指天线辐射能量的空间分布特性，即天线在各个方向上的辐射强度不同。
天线的方向性可以用图形或数据表示，通常有三种类型：全向、双向和单向。
移动通信基站天线原理及基本知识讲座
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
2021/5/11
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。
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
221
天线性能指标
天线性能
频段（单频、双宽度 垂直面波束宽度
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
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。
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。
基站天馈系统工作原理
2021/5/11
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。
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
221
天线性能指标
天线性能
频段（单频、双宽度 垂直面波束宽度
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
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。
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。
基站天线原理PPT课件
反射波幅度 （Ｚ －Ｚ。）
反射系数Γ＝───── ＝───────
入射波幅度 （Ｚ ＋Ｚ。）
驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比
(VSWR)
驻波波腹电压幅度最大值Ｖmax
（1+Γ）
────驻 波 系 数 Ｓ ＝ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ＝
驻波波节电压辐度最小值Ｖmin
4
2. 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
近，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.
体间介质的介电常数有关，与馈线长短、工作频率以及馈线终端
所接负载阻抗大小无关。
2021-03-17
15
6. 天线的输入阻抗
天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号 电流之比，称为天线的输入阻抗。输入阻抗有电阻分量和电抗分 量。输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率。 因此，必须使电抗分量尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。
913MHz,936MHz,959MHz,982MHz
2021-03-17
29
互调的定义
✓互调是指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪音信号。 ✓互调产生的本来并不存在“错误”信号，此信号会被系统误认为是真实的信
号。
✓互调可由有源元件（无线电设备、二极管）或无源元件（电缆、接头、天线、 滤波器）引起。 具有两个载波信号的互调失真频率实例 频率A及B上的载波，产生如下互调信号： 1阶： A，B 2阶： （A+B），（A-B） 3阶： （2A±B），（2B ±A） 4阶： （3A±B），（3B ±A），（2A±2B） 5阶： （4A±B），（4B ±A），（3A±2B），（3B ±2A） 互调失真如何影响系统的性能？
移动通信基站天线基础知识交流
•三、天线主要性能参数
天线增益、方向图和天线尺寸之关系
•天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天 线重要的参数之一。 天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。 增益越高，天线长度越长。
PPT文档演模板
移动通信基站天线基础知识交流
•三、天线主要性能参数
天线增益的几个要点:
（专注工作）
移动通信基站天线基础知识交流
•一、电磁波传播基础知识
多径传播:电波在传播过程中，除直接传播外，遇到障碍物（例如，山
丘、森林、地面或楼房等高大建筑物），还会产生反射和绕射。因此，到 达接收天线的电磁波，不仅有直射波，还有反射波，绕射波、透射波，这 种现象就叫多径传输。
由于多径传播使得信号场强分布复杂化，波动很大；也由于多径传输的 影响，会使电波的极化方向发生变化（扭转），因此，有的地方信号场强 增强，有的地方信号场强减弱，另外，不同的障碍物对电波的反射能力也 不同 。为降低多径传输效应的影响，一般采用空间分集或极化分集来接 收。
下零点填充 方向图圆度
移动通信基站天线基础知识交流
•三、天线主要性能参数
垂直面波束宽度及电下倾角精度：决定了网络覆盖区中距离向性能的
好坏。 观察图 3-1的垂直面方向图。波束应该适当下倾，下倾角度最好使得最大 辐射指向图3-1 中目标服务区的边缘。如果下倾太多（黄色），服务区远端的 盖电平会急剧下降；如果下倾太少，覆盖在服务区外，且产生同频干扰问题。
满足网络覆盖要求的基础指标
天线参数
水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性 垂直面波束宽度及电下倾角度 前后比 增益
能够提升网络通信质量的辅助指标
交叉极化比 上旁瓣抑制
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移动通信基站基础知识ppt课件
实际应用中常采用 4/12 和 3/9 频率复用分组 方式。即将12组頻率轮流分配到4个基站和将9组 頻率轮流分配到3个基站，每个站点可用到3个频 率组。
频率复用会带来小区间的干扰，GSM系统要求： 同频干扰保护比 C/I≥9dB 邻频干扰保护比 C/I≥-9dB
2021/4/23
21
D3
A1
2021/4/23
15
CDMA系统的多址干扰直接限制容量的扩大。 码分多址技术是基于以下两种扩频通信方式：
（1）跳频技术 跳频技术是扩频通信中的一种，GSM系统中
使用跳频技术，其主要功能是可有效地减小传 播信道对某个频率的选择性衰落；可避免多径 信号的干扰。
跳频分为基带跳频和射频跳频两种。 如图所示。（a）基带跳频 （b）射频跳频 （2）扩频技术
EIR
PSTN
MS Um接口
Abis 接口 A 接口
基站子系统（BSS）
交换子系统（NSS）
7号信令
ISDN
PDN
MS—移动台
BTS-基站收发信系统
BSC-基站控制器
MSC-移动交换中心 VLR-来访位置寄存器
HLR-归属位置寄存器
AUC—鉴权中心
EIR-设备识别寄存器
OMC-操作管理接口
PSTN-公用电话交换网 ISDN－综合业务数字网 PDN－公用数据网
2021/4/23
3
2、噪声和干扰严重： 移动台在移动时即受到环 境噪声的干扰，又有系统干扰。由于系统内有 多个用户，必须采用频率复用技术，系统就有 了互调干扰、邻道干扰、同频干扰等主要的系 统干扰，这就要求系统有合理的同频复用规划 和无线网络优化等措施。
3、用户的移动性：用户的移动性和移动的不可 预知性，要求系统有完善的管理技术对用户的 位置进行登记、跟踪，不因位置改变中断通信。
频率复用会带来小区间的干扰，GSM系统要求： 同频干扰保护比 C/I≥9dB 邻频干扰保护比 C/I≥-9dB
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CDMA系统的多址干扰直接限制容量的扩大。 码分多址技术是基于以下两种扩频通信方式：
（1）跳频技术 跳频技术是扩频通信中的一种，GSM系统中
使用跳频技术，其主要功能是可有效地减小传 播信道对某个频率的选择性衰落；可避免多径 信号的干扰。
跳频分为基带跳频和射频跳频两种。 如图所示。（a）基带跳频 （b）射频跳频 （2）扩频技术
EIR
PSTN
MS Um接口
Abis 接口 A 接口
基站子系统（BSS）
交换子系统（NSS）
7号信令
ISDN
PDN
MS—移动台
BTS-基站收发信系统
BSC-基站控制器
MSC-移动交换中心 VLR-来访位置寄存器
HLR-归属位置寄存器
AUC—鉴权中心
EIR-设备识别寄存器
OMC-操作管理接口
PSTN-公用电话交换网 ISDN－综合业务数字网 PDN－公用数据网
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2、噪声和干扰严重： 移动台在移动时即受到环 境噪声的干扰，又有系统干扰。由于系统内有 多个用户，必须采用频率复用技术，系统就有 了互调干扰、邻道干扰、同频干扰等主要的系 统干扰，这就要求系统有合理的同频复用规划 和无线网络优化等措施。
3、用户的移动性：用户的移动性和移动的不可 预知性，要求系统有完善的管理技术对用户的 位置进行登记、跟踪，不因位置改变中断通信。
天线PPT课件(完整版)
天线发展简史
一、1886, 赫兹（Heinrich Rudolf Hertz, 1857-1894）
1839年法拉第（Michael Faraday, 1791-1867）发现、 1873年麦克斯韦(James Clerk Maxwell, 1831-1879)完成的电磁 理论，在1886年由海因里希· 鲁道夫· 赫兹建立了第一个无 线电系统，首次在实验室证实。
§1.1 辅助函数法
在远场区
E jA E jA E jA Er 0
1 j ˆE ˆ A H r r
天线辐射问题分析过程
§1.2 电基本振子
什么是电基本振子？ 一段通有高频电流的直导线，当导线长度远远小于
7
天线发展简史
三、1980, 超大阵列（VLA）抛物面天线（Very Large Array Steerable Parabolic Dish Antennas） 位于美国新墨西哥州（Socorro, New Mexico）的超大阵 列天线由27面直径为25米的抛物面按Y型方式排列组成，是 世界第一个射电天文望远镜。其分辨率相当于36千米跨度的 天线，而灵敏度相当于直径为130米的碟型天线。
2 A k A J
2
A 4 A 4
－线电流
远场辐，忽略高阶项
1 n 2,3,4, rn
jkr e ˆA , ˆA , ˆAr , A r , r
r
1 ˆA , ˆA , 1 E je jkr 2 r r
天线与电波传播
绪论
移动通信基站及天线基本知识
特殊情况天线安装在高建筑物或专用时，应保证其有一个较大的下倾角。
容许的折衷办法是结合电下倾和机械下倾 机械下倾安装架：预置下倾 可调电下倾：微调
无线网络
分集技术
? 多路径传播 ? 分集原理 ? 空间分集 ? 极化分集
无线网络
? 分集接收/多路径传播
? 信号中包括直射波和大量反射波 ? 反射的振幅、相位和极化各不相同 ? 形成快衰落,即短距离内大幅度改变接收信号电平
? 失配损耗
? 由于反射(或返回)功率，该损耗会影响到系统性能。
? VSWR
1.5
1.3
1.2
? 失配损耗（dB） 0.18
0.08 0.04
天线基本概念
? VSWR 驻波比
? 比较在天线端口和馈电电 缆端口的驻波测量结果
? 通过馈电电缆衰减后测试的 VSWR 和回波损耗的值比在天 线端口直接测量的值好.
反射体前
(2λ/2 对称振子)
? 天线增益表示的是
“垂直”和“水平”
增益的总和
半功率波瓣宽度 360 °
增益 0dB
180 °
3dB
90 °
6dB
天线基本概念
? 板状天线
? 移动通信常用的定向板状天线 ? 水平波束宽度65° 增益 15dBi
水平方向图
垂直方向图
天线基本概念
定向天线立体辐射图
天线基本概念
? 波传播：
无线电波持续进行电能（电场）和磁能（磁 场）间的相互转换的过程。
电场
磁场
电场 传播方向
磁场
电场
天线基本概念
? 阻抗
传输线上各点电压 与电流的比值等于特 性阻抗。
? 为充分优化系统性能，系 统所有的设备必须匹配连 接。
容许的折衷办法是结合电下倾和机械下倾 机械下倾安装架：预置下倾 可调电下倾：微调
无线网络
分集技术
? 多路径传播 ? 分集原理 ? 空间分集 ? 极化分集
无线网络
? 分集接收/多路径传播
? 信号中包括直射波和大量反射波 ? 反射的振幅、相位和极化各不相同 ? 形成快衰落,即短距离内大幅度改变接收信号电平
? 失配损耗
? 由于反射(或返回)功率，该损耗会影响到系统性能。
? VSWR
1.5
1.3
1.2
? 失配损耗（dB） 0.18
0.08 0.04
天线基本概念
? VSWR 驻波比
? 比较在天线端口和馈电电 缆端口的驻波测量结果
? 通过馈电电缆衰减后测试的 VSWR 和回波损耗的值比在天 线端口直接测量的值好.
反射体前
(2λ/2 对称振子)
? 天线增益表示的是
“垂直”和“水平”
增益的总和
半功率波瓣宽度 360 °
增益 0dB
180 °
3dB
90 °
6dB
天线基本概念
? 板状天线
? 移动通信常用的定向板状天线 ? 水平波束宽度65° 增益 15dBi
水平方向图
垂直方向图
天线基本概念
定向天线立体辐射图
天线基本概念
? 波传播：
无线电波持续进行电能（电场）和磁能（磁 场）间的相互转换的过程。
电场
磁场
电场 传播方向
磁场
电场
天线基本概念
? 阻抗
传输线上各点电压 与电流的比值等于特 性阻抗。
? 为充分优化系统性能，系 统所有的设备必须匹配连 接。
天线基本知识PPT课件
天线的主要电参数
１对单极化天线
方向图 增益 输入阻抗（电压驻波比） 极化 带宽 功率容量 3阶无源互调（PIM）
2 对双极化天线
除具有单极化天线的电参数 外还具有
隔离度
交叉极化比
2021
48
天线的方向图
把天线在空间辐射强度随方位、俯仰角度分布 的曲线图形叫天线方图。
天线方向图通常是一个三维空间的曲面图形。 为了表示方便起见，在工程中常用归一化方向图。
自适应天线是一种控制反馈系统它根据一定的准则采用应天线是一种控制反馈系统它根据一定的准则采用数字信号处理技术形成天线阵列的加权向量通过对接数字信号处理技术形成天线阵列的加权向量通过对接收到的信号进行加权合并在有用信号方向上形成主波收到的信号进行加权合并在有用信号方向上形成主波束而在干扰方向上形成零陷从而提高信号的输出信束而在干扰方向上形成零陷从而提高信号的输出信多波束天线采用多个波束覆盖整个用户区每个波束的多波束天线采用多个波束覆盖整个用户区每个波束的指向固定波束宽度随天线阵元数目的确定而确定系指向固定波束宽度随天线阵元数目的确定而确定系统根据用户的空间位臵选取相应的波束使接收的信号统根据用户的空间位臵选取相应的波束使接收的信号最佳
对无线通信系统也同样是这样。再先进的基站通信设 备，没有好的天线，也无法发挥优良的性能。可见天线是 无线通信系统的重要组成部分。
2021
43
天线的作用
将传输线中的高频电磁能量转成为自由空间的电磁波 ，或反之将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电 磁能。因此，要了解天线的特性就必然需要了解自由空间 中的电磁波及高频传输线的一些相关的知识。
2021
22
E(r,,)
若天线辐射的电场强度为
把电场强E(r度,,（)绝6对0f值(,）) 写成
LTE基站组成及天线相关知识ppt课件
天线增益单位：dBi或者dBd
天线倾角 控制天线覆盖范围
机械下倾 电下倾
天线倾角
机械下倾 电下倾
驻波比(1.5) 大于3时会产生严重驻波比告警
驻波比（VSWR）：Voltage Standing Wave Rati 天线驻波比是表示天馈线与基站匹配程度的指标。它的产生是由
于入射波能量传输到天线输入端后未被全部辐射出去，产生反射 波，迭加而成的。
• 传输模式是针对单个终端的。同小区不同终端可以有不同传输模式 • eNB自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端 • 模式3到模式8中均含有发射分集。当信道质量快速恶化时，eNB可以快速切换到模式内发射分集模式
LTE传输模式-概述
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
Mode
1 2 3 4 5 6
7
传输模式
单天线传输
发射分集
开环空间复用
闭环空间复用
多用户MIMO 单层闭环 空间复用
单流 Beamforming
技术描述
信息通过单天线进行发送
同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立 的信道进行发送
Page 4
天线定义
• 什么是天线？ • 把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…... • 收集无线电波并产生电信号
Blah blah blah blah
天线的位置
基站天馈系统示意图
天线调节支架
抱杆（50~114mm）
接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
在整个基站系统造价中，天线虽 然占了很少的份额，但是却起着 非常重要的作用，基站的辐射能 量都要从天线发射出去而终端的 信号也要通过天线进行接收。
天线倾角 控制天线覆盖范围
机械下倾 电下倾
天线倾角
机械下倾 电下倾
驻波比(1.5) 大于3时会产生严重驻波比告警
驻波比（VSWR）：Voltage Standing Wave Rati 天线驻波比是表示天馈线与基站匹配程度的指标。它的产生是由
于入射波能量传输到天线输入端后未被全部辐射出去，产生反射 波，迭加而成的。
• 传输模式是针对单个终端的。同小区不同终端可以有不同传输模式 • eNB自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端 • 模式3到模式8中均含有发射分集。当信道质量快速恶化时，eNB可以快速切换到模式内发射分集模式
LTE传输模式-概述
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
Mode
1 2 3 4 5 6
7
传输模式
单天线传输
发射分集
开环空间复用
闭环空间复用
多用户MIMO 单层闭环 空间复用
单流 Beamforming
技术描述
信息通过单天线进行发送
同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立 的信道进行发送
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天线定义
• 什么是天线？ • 把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…... • 收集无线电波并产生电信号
Blah blah blah blah
天线的位置
基站天馈系统示意图
天线调节支架
抱杆（50~114mm）
接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
在整个基站系统造价中，天线虽 然占了很少的份额，但是却起着 非常重要的作用，基站的辐射能 量都要从天线发射出去而终端的 信号也要通过天线进行接收。
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移动通信基站天线是移动通信系统中不可缺少的组成部分，它承担着信号的发射和接收任务。
在移动通信系统中，基站天线起着连接用户终端和移动通信网的桥梁作用，它负责将来自用户终端的信号进行调制，并通过无线电波形式传输到移动通信网中。
同时，基站天线还负责接收来自移动通信网的信号，并将其解调成用户终端能够识别的形式传递给用户。
下面我们将从基站天线的工作原理、基本知识以及未来发展趋势等方面进行讲解。
首先，基站天线的工作原理是基于电磁辐射的原理。
在移动通信系统中，天线通过发射和接收无线电波来实现通信。
当天线收到来自用户终端的信号时，它会将信号进行放大、调制等处理，然后通过天线辐射出去。
当其他基站收到信号时，他们会进行处理，并将信号传递到目标用户终端。
同时，基站天线也可以接收其他基站发出的信号，并通过解调等处理将其传递给用户终端。
基站天线的工作频段通常在800MHz至2600MHz之间，根据不同的通信制式和频段有不同的天线类型。
例如，对于CDMA制式的通信，通常采用的是宽带天线，而对于LTE制式的通信，通常采用的是多天线技术，以提高通信质量和速率。
此外，天线的天线增益也是衡量天线性能的重要指标之一、天线增益越高，天线的辐射效果越好，信号的覆盖范围也越广。
在移动通信系统中，天线的布局和排列也是非常重要的。
通常情况下，基站天线会根据信号的覆盖范围和干扰情况进行合理的布置。
例如，在城市中，由于建筑物的高度和密集度较高，通常采用分布式布局的方式，即将天线分布在建筑物的各个角落，以实现全方位的覆盖。
而在农村地区，由于建筑物较少，通常采用集中布局的方式，即将天线集中在一起，以实现较大的覆盖范围。
除了基本的工作原理和布局以外，基站天线的发展也面临着许多挑战和机遇。
随着移动通信技术的不断发展，对于天线性能的要求也越来越高。
例如，在5G时代，由于更高的频段和更大的数据传输量，天线需要具备更宽的工作频段和更高的天线增益。
基站原理PPT课件
• DTX 500bit/s • VAD 话音活性检测 • TRAU 完成13kbit/s与64kbit/s变换
2021/7/1
信道编码channel coding
• 目的是当信号遇到干扰时提高传输质量， 克服干扰因素的影响
• 要点是在源数据的基础上加入由源信息 计算得到的冗余信息，解码就是利用这 些冗余bit来检测误码并尽可能地纠错
码，其输出为8K＊8bit/s=64kbit/s • 64kbit/s*32=2048kbit/s，即2M
2021/7/1
2021/7/1
UPlink Frequency=890.001+ARFCN*0.2
Channel
Frequency(MHz) Channel
Frequency(MHz)
3
890.601
• 方式 块卷积码、纠错循环码、奇偶码 • 增加bit,降低了信息量
SDH环
光电转换
2M
2M
2M
2021/7/1
常见传输架示意图
光电转换
2021/7/1
微波
MICROWAVE MICROWAVE
2M 2M/微波
2021/7/1
2M/微波 2M 微波传输示意图
到传输设备
去机架 BTS
2021/7/1
2M配线架示意图
电源：用于将交流电转换成基站所需的直流电
～ AC/DC
浪涌电阻 软开机 二次下电 均冲 浮冲
2021/7/1
BTS
传电 输源 设 备
2021/7/1
接地示意图
• 防雷 • 防冲击 • 防静电
接地的作用
2021/7/1
• 频率f • 波长入 • 周期c
2021/7/1
信道编码channel coding
• 目的是当信号遇到干扰时提高传输质量， 克服干扰因素的影响
• 要点是在源数据的基础上加入由源信息 计算得到的冗余信息，解码就是利用这 些冗余bit来检测误码并尽可能地纠错
码，其输出为8K＊8bit/s=64kbit/s • 64kbit/s*32=2048kbit/s，即2M
2021/7/1
2021/7/1
UPlink Frequency=890.001+ARFCN*0.2
Channel
Frequency(MHz) Channel
Frequency(MHz)
3
890.601
• 方式 块卷积码、纠错循环码、奇偶码 • 增加bit,降低了信息量
SDH环
光电转换
2M
2M
2M
2021/7/1
常见传输架示意图
光电转换
2021/7/1
微波
MICROWAVE MICROWAVE
2M 2M/微波
2021/7/1
2M/微波 2M 微波传输示意图
到传输设备
去机架 BTS
2021/7/1
2M配线架示意图
电源：用于将交流电转换成基站所需的直流电
～ AC/DC
浪涌电阻 软开机 二次下电 均冲 浮冲
2021/7/1
BTS
传电 输源 设 备
2021/7/1
接地示意图
• 防雷 • 防冲击 • 防静电
接地的作用
2021/7/1
• 频率f • 波长入 • 周期c
天线基础知识与原理ppt课件
振子结构相对复杂，加工 难度较大；特别是合金压铸 方式的半波振子。 成本较高。
微带贴片
振子形式简单，易于冷冲压 成型； 易于与微带功率分配网络一 体化设计； 成本相对较低。
交叉极化指标较差； 双极化贴片天线的极化隔 离度较差； 装配精度要求较高
8
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
常
规
套
全
筒 振
向
子
天
移
线
动
缩 短 套
通
筒
信
振 子
天
线
半
类
波
型
定
向
振 子
天
线
微
带
贴
片
高性能 一般型 高性能 一般型
7
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
缺点
辐射效率高、交叉极化指标 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。
垂直面 E面
水平面波束宽度 = 360º 垂直面波束宽度= 78º
立体图
15
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。
16
3、天线原理及指标介绍---辐射参数
辐射参数：
辐射参数评估：
--- 按重要性顺序排列
水平面波束宽度 电下倾角度 垂直面波束宽度 前后比 增益
较好
玻璃钢
2.3 1.2 差 -70℃～+150℃ 240 219 10110 UL94V-0 好 较好 好
移动通信基站天线原理及基本知识讲座
1.3 天线方向性的讨论 面上的方向性。从图1.3.1 b 可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方
向在水平面上；而从图1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。
1.3.1 天线方向性
图1.3.1 a 立体方向图
图1.3.1 b 垂直面方向图
图1.3.1 c 水平面方向图
编辑ppt
E E
垂直极化 1.4.1 双极化天水线平极化
E
E
+45° 极化
-45° 极化
编辑ppt
15
天线的基本知识
下图示出了两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线，注意，双极化天线 有两个接头。
双极化天线辐射（或接收）两个极化在空间相互正交（垂直）的波。
V/H（垂直/水平）型 双 极 化
+ 45° / -45° 型 双 极 化
5
天线的基本知识
1.3.2 天线方向性增强 若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈” ，把信号
进一步集中到在水平面方向上。 下图是4个半波对称振子沿垂线上下排列成一个垂直四元阵时的立体方向
图和垂直面方向图。
1.3.2 天线方向性增强
立体方向图
垂直面方向图
编辑ppt
6
天线的基本知识
也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向 平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反
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1.2 a 。
1.2 对称振子 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1.2 b 。
向在水平面上；而从图1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。
1.3.1 天线方向性
图1.3.1 a 立体方向图
图1.3.1 b 垂直面方向图
图1.3.1 c 水平面方向图
编辑ppt
E E
垂直极化 1.4.1 双极化天水线平极化
E
E
+45° 极化
-45° 极化
编辑ppt
15
天线的基本知识
下图示出了两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线，注意，双极化天线 有两个接头。
双极化天线辐射（或接收）两个极化在空间相互正交（垂直）的波。
V/H（垂直/水平）型 双 极 化
+ 45° / -45° 型 双 极 化
5
天线的基本知识
1.3.2 天线方向性增强 若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈” ，把信号
进一步集中到在水平面方向上。 下图是4个半波对称振子沿垂线上下排列成一个垂直四元阵时的立体方向
图和垂直面方向图。
1.3.2 天线方向性增强
立体方向图
垂直面方向图
编辑ppt
6
天线的基本知识
也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向 平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反
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1.2 a 。
1.2 对称振子 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1.2 b 。
天线理论基础知识 ppt课件
➢辐射单元各组成部分的尺寸精 度和相对位置精度；
➢板材的质量和强度； ➢表面处理质量。
➢塑料件的尺寸精度、结构强 度和抗老化性能；
➢馈电方式及馈电片与振子的 相对位置精度。 17
二、天线质量分析、选型及安装
天线质量分析：馈电网络
馈电网络
同轴电缆馈电网络
PCB微带线馈电网络
空气微带线馈电网络
图例
特点分析
➢焊点多，焊接质量控制是关键；
加盖板整体屏蔽，此时则衍变为PCB 稳定性，受反射板变形影响大，导致幅
➢布线工艺较复杂。
带状线馈电网络；
度和相位分配精度低，尺寸稳定性差，
➢PCB与反射板需绝缘处理；
批量一致性差；
➢优质板材成本较高。
➢设计自由度较大，辐射泄漏大，可增
加盖板整体屏蔽，此时则衍变为空气带
状线馈电网络。
三阶、五阶都不落入到Rx频段
联通LTE1.8G
1830-1859 1735-1764
1801~1888
1772~1917
三阶、五阶都不落入到Rx频段
联通WCDMA 2130~2145 1940~1955
2115~2160
2100~2175
三阶、五阶都不落入到Rx频段
12
一、天线原理及指标对网络质量的影响
➢加工精度高，幅度和相位分配精度 ➢加工精度高，幅度和相位分配精度高， ➢多个零件拼装组成，网络与反射板之
高，尺寸稳定性好，批量一致性好； 尺寸稳定性好，批量一致性好；
间的距离精度要求高，且主要通过塑料
➢设计自由度一般，辐射泄漏极低； ➢设计自由度大，辐射泄漏较大，可增 件和孔位精度配合保持尺寸精度和结构
如何预防天线质量问题&提升网络效率创 新解决方案的探讨
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输入阻抗与天线的结构和工作波长有关，基本半波振子，即 由中间对称馈电的半波长导线，其输入阻抗为（73.1＋ｊ42.5） 欧姆。当把振子长度缩短３％～５％时，就可以消除其中的电抗 分量，使天线的输入阻抗为纯电阻，即使半波振子的输入阻抗为 73.1欧（标称75欧）。
25.07.2020
16
输入阻抗 （Impedance）
技术交流资料
基站天线基本原理
25.07.2020
1
1. 天线概念
什么是天线?
✓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
Blah blah blah blah
25.07.2020
2
天线等效电路
天线可视为一个四端网络
25.07.2020
3
传输线演变为天线
25.07.2020
4
2. 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
近，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.
800MHz 约 200mm长 400MHz 约 400mm 长
25.07.2020
1/4波长 1/2波长
1/4波长
6
半波振子上的场分布
25.07.2020
7
电磁波的传播
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
25.07.2020
8
2.自由空间中的电磁波
１. 无线电波
什么叫无线电波？无线电波是一种能量传输 形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互 垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。
（1-Γ）
终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系数越小，驻波系数越接近
于１，匹配也就越好。
25.07.2020
18
反射(回波)损耗
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。
25.07.2020
10
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 。
当传输线的几何长度等于或大于所传送信号的波长时就叫做长传 输线，简称长线。
25.07.2020
14
传输线的特性阻抗
无限长传输线上各点电压与电流的比值等于特性阻抗，用
符号Ｚ。表示。同轴电缆的特性阻抗
Ｚ。＝〔138/√εr〕×log(D/d)欧姆。 通常Ｚ。=50欧姆/或75欧姆
式中，D为同轴电缆外导体铜网内径；
• 50
50 ohms
Cable
Antenna 50 ohms
25.07.2020
17
7. 反射系数、驻波系数
在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。两者叠加，在入 射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反 射波相位相反的地方振幅相减为最小，形成波节。其它各点的振幅则介于 波幅与波节之间。这种合成波称为驻波。反射波和入射波幅度之比叫作反 射系数。
d为其芯线外径；
εr为导体间绝缘介质的相对介电常数。
由上式不难看出，馈线特性阻抗与导体直径、导体间距和导
体间介质的介电常数有关，与馈线长短、工作频率以及馈线终端
所接负载阻抗大小无关。
25.07.2020
15
6. 天线的输入阻抗
天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号 电流之比，称为天线的输入阻抗。输入阻抗有电阻分量和电抗分 量。输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率。 因此，必须使电抗分量尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。
反射波幅度 （
。）
反射系数Γ＝───── ＝───────
入射波幅度 （
。）
驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比
(VSWR)
驻波波腹电压幅度最大值Ｖmax
（1+Γ）
────驻 波 系 数 Ｓ ＝ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ＝
驻波波节电压辐度最小值Ｖmin
25.07.2020
9
无线电波有点象一个池塘上的波纹，在传播时波会减弱。
无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。 无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用Ｃ＝３０ ００００公里／秒表示。在媒质中的传播速度为：Ｖε`＝ Ｃ/√ε，式中ε为传播媒质的相对介电常数。空气的相对
介电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于１。
波长
25.07.2020
11
3. 无线电波的极化
无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化 的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电 波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为 垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极 化波。
25.07.2020
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。全长与波长相等的振子，称为全波对称振子。将振子折 合起来的，称为折合振子。
波长
1/2波长 一个1/2波长的对称振子 在
12
4. 天线主要技术指标
✓传输特性指标
驻波系数、频带宽度、隔离度、三阶互调、功率容量
✓辐射特性（方向图）指标
增益、极化、波瓣宽度、前后辐射比、上旁瓣抑制、零值填充 下倾角
✓机械特性指标
接头型式、天线罩质材、尺寸、重量、风荷、适应环境
25.07.2020
13
5. 关于传输线的几个基本概念
连接天线和发射（或接收）机输出（或输入）端的导线称为传输 线或馈线。传输线的主要任务是有效地传输信号能量。因此它应能发 射机发出的信号以最小的损耗传送到发射天线的输入端，将天线接收 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或平衡。
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输入阻抗 （Impedance）
技术交流资料
基站天线基本原理
25.07.2020
1
1. 天线概念
什么是天线?
✓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
Blah blah blah blah
25.07.2020
2
天线等效电路
天线可视为一个四端网络
25.07.2020
3
传输线演变为天线
25.07.2020
4
2. 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
近，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.
800MHz 约 200mm长 400MHz 约 400mm 长
25.07.2020
1/4波长 1/2波长
1/4波长
6
半波振子上的场分布
25.07.2020
7
电磁波的传播
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
25.07.2020
8
2.自由空间中的电磁波
１. 无线电波
什么叫无线电波？无线电波是一种能量传输 形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互 垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。
（1-Γ）
终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系数越小，驻波系数越接近
于１，匹配也就越好。
25.07.2020
18
反射(回波)损耗
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。
25.07.2020
10
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 。
当传输线的几何长度等于或大于所传送信号的波长时就叫做长传 输线，简称长线。
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14
传输线的特性阻抗
无限长传输线上各点电压与电流的比值等于特性阻抗，用
符号Ｚ。表示。同轴电缆的特性阻抗
Ｚ。＝〔138/√εr〕×log(D/d)欧姆。 通常Ｚ。=50欧姆/或75欧姆
式中，D为同轴电缆外导体铜网内径；
• 50
50 ohms
Cable
Antenna 50 ohms
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7. 反射系数、驻波系数
在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。两者叠加，在入 射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反 射波相位相反的地方振幅相减为最小，形成波节。其它各点的振幅则介于 波幅与波节之间。这种合成波称为驻波。反射波和入射波幅度之比叫作反 射系数。
d为其芯线外径；
εr为导体间绝缘介质的相对介电常数。
由上式不难看出，馈线特性阻抗与导体直径、导体间距和导
体间介质的介电常数有关，与馈线长短、工作频率以及馈线终端
所接负载阻抗大小无关。
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6. 天线的输入阻抗
天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号 电流之比，称为天线的输入阻抗。输入阻抗有电阻分量和电抗分 量。输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率。 因此，必须使电抗分量尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。
反射波幅度 （
。）
反射系数Γ＝───── ＝───────
入射波幅度 （
。）
驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比
(VSWR)
驻波波腹电压幅度最大值Ｖmax
（1+Γ）
────驻 波 系 数 Ｓ ＝ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ＝
驻波波节电压辐度最小值Ｖmin
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无线电波有点象一个池塘上的波纹，在传播时波会减弱。
无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。 无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用Ｃ＝３０ ００００公里／秒表示。在媒质中的传播速度为：Ｖε`＝ Ｃ/√ε，式中ε为传播媒质的相对介电常数。空气的相对
介电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于１。
波长
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11
3. 无线电波的极化
无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化 的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电 波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为 垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极 化波。
25.07.2020
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。全长与波长相等的振子，称为全波对称振子。将振子折 合起来的，称为折合振子。
波长
1/2波长 一个1/2波长的对称振子 在
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4. 天线主要技术指标
✓传输特性指标
驻波系数、频带宽度、隔离度、三阶互调、功率容量
✓辐射特性（方向图）指标
增益、极化、波瓣宽度、前后辐射比、上旁瓣抑制、零值填充 下倾角
✓机械特性指标
接头型式、天线罩质材、尺寸、重量、风荷、适应环境
25.07.2020
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5. 关于传输线的几个基本概念
连接天线和发射（或接收）机输出（或输入）端的导线称为传输 线或馈线。传输线的主要任务是有效地传输信号能量。因此它应能发 射机发出的信号以最小的损耗传送到发射天线的输入端，将天线接收 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或平衡。