华为天线基础知识培训V2.0-20150209
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天线基础知识培训概要
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。 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）。
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。
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 。
输入阻抗 （Impedance）• 5050 ohms
Cable
Antenna 50 ohms
反射(回波)损耗
当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载吸收，馈线上只有入射波， 没有反射波。馈线上传输的是行波，馈线上各处的电压幅度相等，馈 线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。
而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗 时，负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收，而只能吸收部分 能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。
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.
天线基础知识交流(含LTE)
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第二章 LTE天线
什么是“小单D天线”？ “小单D天线”是小型化的单独安装的只发射TDL信号的支持F
、A、D三个频段的天线。因为，只发射TDL信号，所以，不需 要内置合路器；支持F、A、D三个频段，不是只支持D频段。
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4
第一章 无线的基本知识
1.1 天线的工作频率范围
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。
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双极化天线 两个天线为一个整体，传输两个独立的波。
V/H (垂直/水平)
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倾斜 (+/- 45°)
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第一章 无线的基本知识
1.3 天线的方向性
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.
天线的工作频率 天线的极化 天线的方向性 天线的前后比 天线的波瓣宽度 天线的下倾角 天线下倾角的使用建议
第一章 无线的基本知识
什么是天线？
把从导线上传下来的电信号作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 bl ah
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第1章 天线基础知识(课件)
螺旋天线、喇叭天线和反射面天线等。
第1章 天线基础知识
天线的分析方法:麦克斯韦电磁场方程(“场”分析法)
“路”分析法: 将系统看成由分立元件及连接导线组成.
“场”分析法: 将系统看成分布系统. “场”:在全部或部分空间里的每一个点,都对应某个物理 量的一个确定的值,称为在这个空间确定了该物理量的 场.
第1章 天线基础知识
对于线性媒质,某点的电极化强度P正比于该点的电场强
度E。在各向同性媒质中某点的P和E方向相同,即
P xe 0 E
式中χ e为电极化率,它是没有量纲的纯数,不同的介质
就有不同的χ e。
D 0 E xe 0 E 0 (1 xe ) E 0 r E E
(3)Eθ 和Hφ 的比值为常数，称为媒质的波阻抗，记
为η。对于自由空间 E
0 120 H 0
(1―4―6)
第1章 天线基础知识
(4)Eθ 和Hφ 与sinθ成正比，说明电基本振子
的辐射具有方向性，辐射场不是均匀球面波。
因此，任何实际的电磁辐射绝不可能具有完全
的球对称性，这也是所有辐射场的普遍特性。 电偶极子向自由空间辐射的总功率称为辐 射功率Pr，它等于坡印廷矢量在任一包围电偶 极子的球面上的积分，即
第1章 天线基础知识
(4) 按天线特性分类：按方向特性分，有定向天线、全
向天线、强方向性天线和弱方向性天线；按极化特性 分，有线极化(垂直极化和水平极化)天线和圆极化天 线；按频带特性分， 有窄频带天线、 宽频带天线和超 宽频带天线。 (5) 按馈电方式分，有对称天线和非对称天线。 (6) 按天线上的电流分，有行波天线和驻波天线。 (7) 按天线外形分，有V形天线、菱形天线、环行天线、
华为内部射频基础知识培训全解
第二章 射频常用计算单位简介
第一节 功率单位简介 第二节 天线传播相关
单位简介
第三节 其他
其他
电阻：阻挡电流通过的物体或物质，从而把电能转化为热能或其它形
式的能量，单位：欧姆，Ω
电压：电位或电位差，单位：伏特，V 电流：单位时间内通过电路上某一确定点的电荷数，单位：安培，A 电感：线圈环绕着的东西，通常是导线，由于电磁感应的原因，线圈
信 方 式 称 之 为 无 线 电 通 信 （ Wireless Communication ），也称之为无线通信。
WCDMA工作频段：上行1920～1980MHz，下行2110～ 2170MHz，属于微波波段。
WCDMA电磁波传播方式为微波传播，微波的传播类 似于光波的传播，是一种视距传播。
本章小结
无线通信的电磁波传输
➢ 短波（高频HF）传播
短波是指波长为10米~100米（频率为3~30MHz）的电磁波。短波可沿地 表面传播（地波），沿空间以直接或绕射方式传播（空间波）和靠电 离层反射传播（天波）。
➢ 超短波（甚高频VHF）传播
超短波是指波长为1米~10米（频率为30~300MHz）的电磁波。超短波难 以靠地波和天波传播，而主要以直射方式（即所谓的“视距”方式） 传播。
在概率为0.01%处的PAR，一般称为CREST因子。
功率相关概念
思考题
峰均比的定义？
解答
峰值功率即是指以某种概率出现的肩峰的瞬态 功率。通常概率取为0.01%。平均功率是系统 输出的实际功率。在某个概率下峰值功率跟平 均功率的比就称为在某个概率下的峰均比，如 PAR=9.1@0.1%, 各 种 概 率 下 的 峰 均 比 就 形 成 了 CCDF曲 线 （ 互补 累 积 分 布函数 ） 。在概率为 0.01%处的PAR，一般称为CREST因子
第一章天线基础知识PPT课件
辐射总功率： Pr 40IA2(l)2
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
17
1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
18
（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
22
磁偶极子的辐射总功率
1
P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
25
（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
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1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
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（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
22
磁偶极子的辐射总功率
1
P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
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（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
天线基础知识篇
双 极 化 天 线
单
单
极
极
化
化
天
天
线
线
1000mW ( 1W)
1mW
10log(1000mW/1mW) = 30dB
隔离度
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 天线基础知识篇
各类型天线特点及应用场景
板状天线 鞭状天线
八木天线
帽形天线 面状天线
天线的基本分类
按极化方向划分
全向天线 天线基础知识篇
单极化定向天线
双极化定向天线
天线的基本指标
电性能指标
频带(MHz) 增益(dBi) 电压驻波比V.S.W.R 极化方式 水平面波束宽度(°) 垂直面波束宽度(°) 前后比(dB) 交叉极化比(dB) 预置电下倾角(°) 端口隔离度(dB)
三阶无源交调 IMD3(dBm) 输入阻抗(Ω) 最大功率 (W) 接头形式 雷电保护
824～896 ＞17 ＜1.35 ±45° 90 6.5 ≥25 ≥15 3 30
＜-107
50 500 7/16 DIN(F) 直流接地
机械性能指标
天线尺寸 (mm)
640×296×156
天线重量 (kg)
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因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。随着新技术的发展，又出现了一种双 极化天线。就其设计思路而言，一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式，性能上一般后者优于前 者，因此目前大部分采用的是±45°极化方式。双极化天线组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天 线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天线数量；同时由于±45°为正交极化，有效 保证了分集接收的良好效果。
《天线基础培训》课件
05
天线基础培训总结
培训内容回顾
天线基础知识
介绍了天线的定义、分类、基 本参数等，帮助学员了解天线
的基本概念和原理。
天线设计
讲解了天线设计的原则、步骤 和方法，以及如何根据实际需 求选择合适的天线类型和参数 。
天线应用
介绍了天线在通信、雷达、导 航等领域的应用，以及不同应 用场景下天线的选择和优化。
《天线基础培训》ppt 课件
contents
目录
• 天线基础知识 • 天线设计与优化 • 天线在通信系统中的应用 • 天线的新技术与未来发展 • 天线基础培训总结
01
天线基础知识
天线的定义与作用
总结词
天线的定义与作用
详细描述
天线是无线通信系统中的重要组成部分，用于接收和发送无线电波。它能够将传输线中的导行波转换为自由空间 中的电磁波，或者将自由空间中的电磁波转换为导行波。天线在通信系统中发挥着至关重要的作用，它的性能直 接影响到无线信号的接收和发送质量。
天线测量与性能评估
讲解了天线测量和性能评估的 方法、标准和实际操作，帮助 学员了解如何评估天线的性能
和质量。
培训效果评估
学员反馈
通过问卷调查和口头反馈，收集学员对培训内容、讲师、组织等方面 的意见和建议，以改进后续的培训活动。
测试与考试
对学员进行测试和考试，以评估学员对天线基础知识的掌握程度和应 用能力。
。
A
B
C
D
加强互动与交流
组织更多的互动和交流活动，鼓励学员之 间的合作和学习经验的分享，提高培训效 果和学习效率。
增加实践环节
增加更多的实践操作和实验，让学员通过 实际操作加深对理论知识的理解和掌握。
手机天线培训资料
手机天线相关词汇
手机频段及支持功能介绍GSM--- Global System For Mobile Communications,全球移动通信系统DCS--- Digital Cellular System,数字蜂窝系统PCS--- Personal Communications Service,个人通信服务CDMA---Code Division Multiple Access,码分多址WCDMA--- Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址TD-SCDMA---Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址LTE--- Long Term Evolution,通用移动通信技术的长期演进,分为TDD-LTE和FDD-LTEWIFI--- WIreless-Fidelity,无线保真BT--- Bluetooth,蓝牙GPS--- Global Positioning System,全球定位系统AGPS--- Assisted Global Positioning System,辅助全球卫星定位系统语音方案介绍VOLTE--- Voice over LTE,基于LTE的语音业务CSFB--- Circuit Switched Fallback,电路域回落SGLTE--- Simultaneous GSM and LTE, LTE与GSM同步支持; SVLTE--- Simultaneous Voice and LTE,SVLTE&SGLTE基本是一个概念，是一种单卡双待策略，手机Байду номын сангаас入一张卡，但可以同时工作在LTE网络和2/3G网络下（如果2/3G网络是CDMA，则是SVLTE，如果2/3G网络是GSM/UTRAN的，则是SGLTE），这样数据业务使用LTE网络，语音业务用2/3G网络。可以同时工作。 CSFB则是一种单卡单待的方案，终端只能工作在一个网络下，例如工作在LTE下，当有语音来电时，通过回落的方式回到2/3G网络下工作，因此采用CSFB方案4G网络和语音是不能同时进行的，
手机频段及支持功能介绍GSM--- Global System For Mobile Communications,全球移动通信系统DCS--- Digital Cellular System,数字蜂窝系统PCS--- Personal Communications Service,个人通信服务CDMA---Code Division Multiple Access,码分多址WCDMA--- Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址TD-SCDMA---Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址LTE--- Long Term Evolution,通用移动通信技术的长期演进,分为TDD-LTE和FDD-LTEWIFI--- WIreless-Fidelity,无线保真BT--- Bluetooth,蓝牙GPS--- Global Positioning System,全球定位系统AGPS--- Assisted Global Positioning System,辅助全球卫星定位系统语音方案介绍VOLTE--- Voice over LTE,基于LTE的语音业务CSFB--- Circuit Switched Fallback,电路域回落SGLTE--- Simultaneous GSM and LTE, LTE与GSM同步支持; SVLTE--- Simultaneous Voice and LTE,SVLTE&SGLTE基本是一个概念，是一种单卡双待策略，手机Байду номын сангаас入一张卡，但可以同时工作在LTE网络和2/3G网络下（如果2/3G网络是CDMA，则是SVLTE，如果2/3G网络是GSM/UTRAN的，则是SGLTE），这样数据业务使用LTE网络，语音业务用2/3G网络。可以同时工作。 CSFB则是一种单卡单待的方案，终端只能工作在一个网络下，例如工作在LTE下，当有语音来电时，通过回落的方式回到2/3G网络下工作，因此采用CSFB方案4G网络和语音是不能同时进行的，
天线原理基础知识
27
天线主要指标规范
HUAWEI TECH.
•前后比（F/B) 前后比（ 前后比 前后比是衡量天线后向波束抑制能力的重要指标， 前后比是衡量天线后向波束抑制能力的重要指标， 18－45dB范围内 900/1800M定向天线前后比为20范围内， 定向天线前后比为20 在18－45dB范围内，900/1800M定向天线前后比为20-25dB •收发隔离 收发隔离 多口天线收发公用时，端口之间的隔离度大于30dB 多口天线收发公用时，端口之间的隔离度大于30dB •极化 极化 天线通常使用＋45度和 45度正交双线极化 度和－ 度正交双线极化。 天线通常使用＋45度和－45度正交双线极化。以大地为基 准面，电场矢量垂直于地面为垂直极化（VP）， ），平行于地 准面，电场矢量垂直于地面为垂直极化（VP），平行于地 面为水平极化（HP）。 面为水平极化（HP）。
1
快衰落
多径信号的矢量合成形 成随机驻波场， 成随机驻波场，移动台通 过该驻波场引起场强起伏， 过该驻波场引起场强起伏， 称快衰落
21
天线的分集
HUAWEI TECH.
•空间分集 空间分集
d=0.11hbe 为基站分集接收天线的有效高度， hbe为基站分集接收天线的有效高度，d为基站分集接收天 线的间距
29
天线主要指标规范
HUAWEI TECH.
• 天线尺寸 外形尺寸尽可能小，便于储存、运输、 外形尺寸尽可能小，便于储存、运输、安装和安全 • 天线重量 重量尽可能轻 • 风载荷 风速36m/s时正常工作，56m/s时不被破坏 时正常工作， 风速 时正常工作 时不被破坏 • 工作温度 在环境温度-40℃-+65℃范围内正常工作 在环境温度-40℃-+65℃范围内正常工作
天线主要指标规范
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•前后比（F/B) 前后比（ 前后比 前后比是衡量天线后向波束抑制能力的重要指标， 前后比是衡量天线后向波束抑制能力的重要指标， 18－45dB范围内 900/1800M定向天线前后比为20范围内， 定向天线前后比为20 在18－45dB范围内，900/1800M定向天线前后比为20-25dB •收发隔离 收发隔离 多口天线收发公用时，端口之间的隔离度大于30dB 多口天线收发公用时，端口之间的隔离度大于30dB •极化 极化 天线通常使用＋45度和 45度正交双线极化 度和－ 度正交双线极化。 天线通常使用＋45度和－45度正交双线极化。以大地为基 准面，电场矢量垂直于地面为垂直极化（VP）， ），平行于地 准面，电场矢量垂直于地面为垂直极化（VP），平行于地 面为水平极化（HP）。 面为水平极化（HP）。
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快衰落
多径信号的矢量合成形 成随机驻波场， 成随机驻波场，移动台通 过该驻波场引起场强起伏， 过该驻波场引起场强起伏， 称快衰落
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天线的分集
HUAWEI TECH.
•空间分集 空间分集
d=0.11hbe 为基站分集接收天线的有效高度， hbe为基站分集接收天线的有效高度，d为基站分集接收天 线的间距
29
天线主要指标规范
HUAWEI TECH.
• 天线尺寸 外形尺寸尽可能小，便于储存、运输、 外形尺寸尽可能小，便于储存、运输、安装和安全 • 天线重量 重量尽可能轻 • 风载荷 风速36m/s时正常工作，56m/s时不被破坏 时正常工作， 风速 时正常工作 时不被破坏 • 工作温度 在环境温度-40℃-+65℃范围内正常工作 在环境温度-40℃-+65℃范围内正常工作
华为天线基础知识培训v2.0-2050209
天线基础知识 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Contents1 天线的工作原理以及分类2 基站天线指标介绍3 华为天线新技术介绍天线工作原理能量转换器：导波信号 VS 电磁波信号阻抗匹配器：导波系统特性阻抗 VS 自由空间波阻抗Blah bl ah blah bl a h天线是保障无线通讯的最后一公里天线的工作原理偶极子单元方向图阵列方向图天线方向图d阵列注：当d=λ,kd=2π; 实际设计d=(0.8~0.9) λ;◆天线的方向是由单元方向图与阵列方向图乘机获得 ;◆天线的水平波束宽度取决于单元方向图;◆天线的垂直波束宽度取决于阵列方向图;偶极子单元理论平行馈线内传播电磁波，随着平行馈线间距加大产生电磁场辐射，当间距达到谐振长度(λ/2)辐射效率最佳电场和磁场的交互感应使电磁波在空间传播天线阵列理论d ◆这列天线包含多个振子；◆每个振子赋予不同的幅度和相位的信号；◆幅度按照中间向两端逐渐递减分布◆每个振子的相位有一定的时延天线的阵列理论（另外形式）阵列单元幅度三角形分布d阵列单元幅度切比雪肤分布天线增益的决定因素-天线口径d L增益估算：G=10log{32000/ (E 2Θ* H 2Φ) }0dBi3dBi偶极子单元方向图增益 单元激励垂直面方向图天线反射板宽度越宽，反射能量越集中，水平面波束宽度越窄；单元相位和幅度合成，单元越多（天线越长）能量合成越集中，波束宽度边窄◆由于蜂窝小区覆盖，水平波束宽度已经确定，天线宽度基本确定，不可能无限的做小；◆通过增益理论计算，水平波束宽度确定情况下提升增益只能较少垂直面波束宽度（增加单元数量），所以高增益天线垂直面波束宽度相对比较窄；◆由于馈电网络有损耗，当天线长度增加到一定长度时在增加长度增益不会增加反而会下降；天线内部结构及部件介绍内部结构正面背面单元移相器线缆反射板天线罩天线的分类●用途分类，通信天线、电视天线、雷达天线等；●工作频段分类，短波天线、超短波天线、微波天线等； ●方向性分类，全向天线、定向天线等；●外形分类，可分为线状天线、面状天线（平板、抛物面）等；通讯系统中，天线是用来辐射和接收电磁波按照波束下倾的特性划分基站天线手动可调电下倾角天线 固定电下倾角天线远程可调电下倾角天线基站天线全向天线定向天线单极化全向天线 单极化定向天线 双极化定向天线按照水平方向图和极化特性划分基站天线分类-按照天线水平方向图及极化特性基站天线全向天线定向天线单极化全向天线单极化定向天线双极化定向天线单极化天线双极化天线水平极化天线垂直极化天线水平/垂直极化天线+/-45 交叉极化定向天线广泛采用广泛采用移动通信广泛采用的基站天线形态是定向+/-45度双极化天线，满足蜂窝组网并实现分集发射/接收基站天线分类-按照天线工作频段基站天线单频天线多频天线宽带天线窄带天线三频天线双频天线四频天线仅支持某一个移动系统频段，如：•824-896MHz仅支持CDMA850系统•880-960MHz仅支持GSM900系统工作频段可同时支持多个移动系统频段，如：•690-960MHz可同时支持LTE700/LTE800/CDMA850/GSM900系统•1710-2690MHz可同时支持GSM1800/WCDMA2100/LTE2600系统五频天线一面天线可以支持的工作频段的数量，要求：•每个频段具有一定的频段范围•每个频段要求可以支持独立的电下倾角调节•如三频天线790-960/1710-2180/1710-2180MHz•天线多频化、宽带化已经成为基站天线的发展趋势...天线和制式无关，只和频段相关。
01-02 天线基础知识
2天线基础知识关于本章2.1 天线的分类2.2 天线角度2.3 天线增益2.4 接收灵敏度2.5 波瓣宽度2.1 天线的分类天线是一种用来发射或接收无线电波的设备，是WLAN网络的重要组成部分。
按水平方向图特性划分按照水平方向图的特性划分，可以把天线分为以下几种类型：●全向天线：–全向天线在水平面内的所有方向上辐射出的电波能量都是相同的，但在垂直面内不同方向上辐射出的电波能量是不同的。
–方向图辐射类似白炽灯辐射可见光，水平方向上360度辐射。
●定向天线–定向天线在水平面与垂直面内的所有方向上辐射出的电波能量都是不同的。
–方向图辐射类似手电筒辐射可见光，朝某方向定向辐射，相同的射频能量下可以实现更远的覆盖距离，但是是以牺牲其他区域覆盖为代价的。
●智能天线–智能天线在水平面上具有多个定向辐射和1个全向辐射模式。
–天线以全向模式接收终端发射的信号；智能天线算法根据接收到的信号判断终端所在位置，并控制CPU发送控制信号选择最大辐射方向指向终端的定向辐射模式。
按照极化方式划分按照极化方式划分，可以分为单极化天线和双极化天线。
单极化和双极化在本质上都是线极化方式，通常有水平极化和垂直极化两种。
●单极化天线：接收、发送是分开的两根天线，一根天线中只包含一种极化方式。
无线信号是水平发射水平接收或垂直发射垂直接收。
故需要更多的安装空间和维护工作量。
●双极化天线：接收、发送是一根天线，一根天线中包含垂直和水平两种极化方式。
2.2 天线角度天线角度是指天线分别与正北和水平两方向形成的夹角，分别为方位角与下倾角。
天线按照方向性分为全向天线和定向天线，全向天线是水平面上360°发射或接收信号，故一般情况下所说的天线角度是指定向天线的方位角和下倾角，如图2-1所示。
天线角度与天线增益有关：角度越小，增益越大。
但在选择增益指标时并不是越高越好，关键在于满足信号覆盖要求。
一般可通过调节天线方位角和下倾角的方法，可以控制天线信号覆盖范围。
华为系列TD培训教程02
华为系列TD培训教程02
智能天线技术的后续发展
l 开发双极化智能天线，减小 天线尺寸和重量
l 采用光纤射频拉远单元 (RRU)，以光纤代替馈线， 进一步降低天馈成本
华为系列TD培训教程02
目录
1. 联合检测 (Joint Detection) 2. 智能天线 (Smart Antenna) 3. 上行同步 (Uplink Synchronization) 4. 软件无线电 (Soft Defined Radio) 5. TD-SCDMA无线资源管理
5.1 动态信道分配 (Dynamic Channel Allocation) 5.2 功率控制 (Power Control) 5.3 接力切换 (Baton Handover)
华为系列TD培训教程02
智能天线的设计思想
没有智能天线的情况下， 小区间用户干扰严重
使用智能天线的情况下，小区 间用户干扰得到极大改善
p 改进算法，支持对同频小区间用户得联合检测，进一步降低干 扰
p 改进信道估计方法，尽量避免由于信道估计不准确影响干扰消 除效果
华为系列TD培训教程02
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智能天线的效果
l 对用户起到空间隔离、消除干扰的作用
p 最大化对期望用户的能量 p 最小化对其他用户的干扰
用户间干扰 被有效抑制
华为系列TD培训教程02
智能天线的效果 (续)
智能天线技术的后续发展
l 开发双极化智能天线，减小 天线尺寸和重量
l 采用光纤射频拉远单元 (RRU)，以光纤代替馈线， 进一步降低天馈成本
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1. 联合检测 (Joint Detection) 2. 智能天线 (Smart Antenna) 3. 上行同步 (Uplink Synchronization) 4. 软件无线电 (Soft Defined Radio) 5. TD-SCDMA无线资源管理
5.1 动态信道分配 (Dynamic Channel Allocation) 5.2 功率控制 (Power Control) 5.3 接力切换 (Baton Handover)
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智能天线的设计思想
没有智能天线的情况下， 小区间用户干扰严重
使用智能天线的情况下，小区 间用户干扰得到极大改善
p 改进算法，支持对同频小区间用户得联合检测，进一步降低干 扰
p 改进信道估计方法，尽量避免由于信道估计不准确影响干扰消 除效果
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1. 联合检测 (Joint Detection) 2. 智能天线 (Smart Antenna) 3. 上行同步 (Uplink Synchronization) 4. 软件无线电 (Soft Defined Radio) 5. TD-SCDMA无线资源管理
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智能天线的效果
l 对用户起到空间隔离、消除干扰的作用
p 最大化对期望用户的能量 p 最小化对其他用户的干扰
用户间干扰 被有效抑制
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智能天线的效果 (续)
第1章--天线基础知识
f ( , ) f ( ) l sin
第1章 天线基础知识
为了便于比较不同天线的方向性，常采用归一化 方向函数，用F(θ,φ)表示，即
F( , )
f ( , )
E( , )
fmax ( , )
Emax
第1章 天线基础知识
式中，fmax(θ,φ)为方向函数的最大值；Emax为最大辐射方 向上的电场强度;E(θ,φ)为同一距离(θ,φ)方向上的电场强 度。
归一化方向函数F(θ,φ)的最大值为1。因此，电基本 振子的归一化方向函数可写为
F(θ,φ)=|sinθ| 为了分析和对比方便，今后我们定义理想点源是无 方向性天线，它在各个方向上、相同距离处产生的辐射 场的大小是相等的，因此，它的归一化方向函数为
F(θ,φ)=1
第1章 天线基础知识
1.2.2 方向图 天线的方向函数，它与r及I无关。将方向函数用
y
图1―2―3 电基本振子E平面方向图
第1章 天线基础知识
z
x
y |sin 90°|＝ 1
图1―2―4 电基本振子H平面方向图
第1章 天线基础知识
但是要注意的是，尽管球坐标系中的磁基本振子方 向性和电基本振子一样，但E面和H面的位置恰好互换。
有时还需要讨论辐射的功率密度（坡印廷矢量模值） 与方向之间的关系，因此引进功率方向图（Power Pattern）Φ(θ,φ)。容易得出，它与场强方向图之间的关 系为
第1章 天线基础知识 z
Er
H
Ir
E
lO y
x
图1―1 电基本振子的坐标
第1章 天线基础知识
E Erer E e
H He
式中,E为电场强度，单位为V/m；
H为磁场强度，单位为A/m；
第1章 天线基础知识
为了便于比较不同天线的方向性，常采用归一化 方向函数，用F(θ,φ)表示，即
F( , )
f ( , )
E( , )
fmax ( , )
Emax
第1章 天线基础知识
式中，fmax(θ,φ)为方向函数的最大值；Emax为最大辐射方 向上的电场强度;E(θ,φ)为同一距离(θ,φ)方向上的电场强 度。
归一化方向函数F(θ,φ)的最大值为1。因此，电基本 振子的归一化方向函数可写为
F(θ,φ)=|sinθ| 为了分析和对比方便，今后我们定义理想点源是无 方向性天线，它在各个方向上、相同距离处产生的辐射 场的大小是相等的，因此，它的归一化方向函数为
F(θ,φ)=1
第1章 天线基础知识
1.2.2 方向图 天线的方向函数，它与r及I无关。将方向函数用
y
图1―2―3 电基本振子E平面方向图
第1章 天线基础知识
z
x
y |sin 90°|＝ 1
图1―2―4 电基本振子H平面方向图
第1章 天线基础知识
但是要注意的是，尽管球坐标系中的磁基本振子方 向性和电基本振子一样，但E面和H面的位置恰好互换。
有时还需要讨论辐射的功率密度（坡印廷矢量模值） 与方向之间的关系，因此引进功率方向图（Power Pattern）Φ(θ,φ)。容易得出，它与场强方向图之间的关 系为
第1章 天线基础知识 z
Er
H
Ir
E
lO y
x
图1―1 电基本振子的坐标
第1章 天线基础知识
E Erer E e
H He
式中,E为电场强度，单位为V/m；
H为磁场强度，单位为A/m；
天线知识介绍培训资料(PPT 85页)
无下倾
机械下倾
第二章 天线辐射电磁波的基本原 下倾方法的比较 理
10°电下倾
6° 电下倾 10°机械下倾
+ 4° 机械下倾
第二章 天线辐射电磁波的基本原 如何实现可变电理下倾
问题
输入阻抗的定义是什么？ 波束下倾有哪两种方法？ 增益的概念是什么？ dBd与dBi的区别是什么？
第二章 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.
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 辐射的直导线称为振子。
第二章 天线辐射电磁波的基本原
天线可视理为一个四端
网络
小结
• 本章介绍了无线电波和超短波的 基本知识，其中主要包括的内容 有：无线电波的概念、无线电波 的极化、天线的概念、天线的极 化、圆极化波、极化损失、极化 隔离、超短波和微波的视距传播、 电波的多径传播、电波的绕射传 播等方面的内容。
• 通过对本章的学习，应该对无线
课程内容
第一章 无线电波和超短波的基本知识 第二章 天线辐射电磁波的基本原理 第三章 天线传输线的概念介绍 第四章 基站天馈系统
信号质量受到影响的程度不仅和接 收天线距建筑物的距离及建筑物的高度
问题
无线电波的概念是什么？ 无线电波的波长、频率和传播速度
的关系？ 解释无线电波的绕射现象？ 水平极化波和垂直极化波的区别是
什么？（请图示）
解答
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
- 3dB点
10dB 波束宽度 - 10dB点
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基站天线
手动调节电调天线
远程调节电调天线
在网管端采用远程控制方式调节电下倾角
机械下倾，通过调节天线支架实现下倾
下倾角类型
电下倾，通过调节天线内部移相器实现下倾 机械下倾与电下倾组合的方式
电调天线由于其易优化的特点，已成为主流的基站天线类型
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上副瓣比较大
17.5dBi
上副瓣低
垂直面波宽 比较窄 覆盖范围远
垂直面波宽比 较宽
覆盖范围近
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基站天线的极化
单极化天线
空间接收分集
双极化天线
双极化支持接收分集
收发共用
仅接收
收发共用
仅接收
天面空间受限
双极化为什么业界使用±45°双极化？
双极化天线原来主要用于极化分集，那需要
能量转换器：导波信号 VS 电磁波信号
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3
天线的工作原理
偶极子
单元方向图
阵列方向图
天线方向图
d
阵列
注：当d=λ,kd=2π; 实际设计 d=(0.8~0.9) λ;
天线的方向是由单元方向图与阵列方向图乘机获得 ;
按照水平方向图和极化特性划分
全向天线 基站天线 定向天线
单极化全向天线
单极化定向天线 双极化定向天线
按照波束下倾的特性划分
基站天线
固定电下倾角天线
手动可调电下倾角天线
远程可调电、电视天线、雷达天线等； 工作频段分类，短波天线、超短波天线、微波天线等； 方向性分类，全向天线、定向天线等； 外形分类，可分为线状天线、面状天线（平板、抛物面）等；
天线的水平波束宽度取决于单元方向图;
天线的垂直波束宽度取决于阵列方向图;
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偶极子单元理论
平行馈线内传播电磁波，随着平行馈线间距加大产生电磁场辐射，当间距达到谐振长度(λ/2)辐射效率最佳
电场和磁场的交互感应使电磁波在空间传播
场景：采用分布式基站 通过RRU提供电源和控制信号
场景：塔上放大器在塔上 通过塔放提供电源和控制信号
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电调天线配置说明-RRU近塔场景
（M2000控制端）远程电调配置：RRU+RCU场景-这种组网方式常用于主设备射频模块（RRU）在塔上的场 景，通过跳线连接天线，通过AISG线缆连接RCU进行控制。
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Page 16
基站天线半功率波束宽度
水平面半功率波束宽度
垂直面半功率波束宽度
决定了水平面的覆盖范围 可以确定小区边界 - 3dB点
决定了垂直面的覆盖分布情况；
垂直面波宽过窄（<4°）会引起“塔下黑”
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5
天线阵列理论
这列天线包含多个振子；
每个振子赋予不同的幅度和相
位的信号；
幅度按照中间向两端逐渐递减
分布
每个振子的相位有一定的时延
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d
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-理论上,如果天线增益要增加3dB,阵子数量要增加一倍,
即天线长度增加一倍。
实际使用中如何选择增益? 网络规划;
-减少水平面波束宽度提升增益
-理论上,如果天线水平面波宽减少一半,增益提升3dB。
密集城区15-18dBi, 郊区和农村 18-19.5dBi, 道路 20.5dBi
19.5dBi
广泛采用
移动通信广泛采用的基站天线形态是定向+/-45度双极化天线，满足蜂窝组网并实现分集发射/接收
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Page 11
基站天线分类-按照天线工作频段
窄带天线 单频天线 仅支持某一个移动系统频段，如： • 824-896MHz仅支持CDMA850系统 • 880-960MHz仅支持GSM900系统 工作频段可同时支持多个移动系统频段，如： • 690-960MHz可同时支持 LTE700/LTE800/CDMA850/GSM900系统 • 1710-2690MHz可同时支持 GSM1800/WCDMA2100/LTE2600系统 一面天线可以支持的工作频段的数量，要求： • 每个频段具有一定的频段范围 • 每个频段要求可以支持独立的电下倾角调节 • 如三频天线790-960/1710-2180/1710-2180MHz • 天线多频化、宽带化已经成为基站天线的发展趋势
RET驱动器,直接安装在天 线下部， 通过远程控制来改变天线 主波束指向
S B T
R C U
R C U
R C U
R C U
R C U
R C U
RRU
STMA
SBT：主要作用是将射频 信号和DC直流信号合成 到一起，或者将射频信号 和DC直流信号的合成信 号分开。
场景: 宏站场景 通过SBT提供电源和控制信号
ANT-A ANT-B
运营商 A
RRU
RFU/RRU
运营商 A
注意事项： 1. 此场景下RRU与天线距离小于20m； 2. 此类RRU直接通过跳线连接天线的场景，射频端口（ANT-A、ANT-B）不能打开供电，避免短路。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
电调天线配置说明-宏站场景
R C U
频段 II -45°
AISG 线缆
AISG 线缆
5m AISG 线缆
PCU
RET ANT-A
ANT-B
RRU
运营商 A
需要协调进站； 在塔站或楼顶站下面使用手持控 制设备（PCU）调整。
是否需要上塔
是 是
不需要协调进站； 在机房控制就可以调整。
单站优化时间
1 0.4
是否需要进站
是 否
单站优化成本
1 0.3
(M2000控制端)远程调整
否
否
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0.1
≈0
典型的基站天线远程电调配置
6
天线的阵列理论（另外形式）
阵列单元幅度三角形分布
d
阵列单元幅度切比雪肤分布
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7
天线增益的决定因素-天线口径
d 偶极子单元 方向图 增益 0dBi 单元激励 垂直面方向图
3dBi L
天线反射板宽度越宽，反射能量越集中， 水平面波束宽度越窄；
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天线内部结构及部件介绍
内部结构
单元
移相器
线缆
反射板
正面
背面
天线罩
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9
天线的分类
通讯系统中，天线是用来辐射 和接收电磁波
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Contents
1 2
3 天线的工作原理以及分类
基站天线指标介绍
华为天线新技术介绍
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14
基站天线的增益
增益在无线通讯中的作用? 不同的增益在不同的场景下使用 高增益可以实现远覆盖 大的覆盖半径 -增加尺寸(包含更多振子) 提升增益
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基站天线分类-按照天线水平方向图及极化特性
全向天线 基站天线 定向天线
单极化全向天线
单极化定向天线
双极化定向天线
单极化天线 水平极化天线 垂直极化天线
广泛采用
双极化天线
水平/垂直极化天线
+/-45 交叉极化定向天线
（M2000控制端）远程电调配置：SBT+RCU场景-这种组网方式常用于主设备射频模块（RFU/RRU）在塔下 的场景，通过跳线、馈线连接SBT，对RCU进行控制。 Antenna
RET
R C U
+45° -45°
SBT
0.5m AISG线缆
ANT-A
ANT-B
RFU/RRU 注意事项： 1. SBT必须连接在可以通信OOK信号的射频端口，并且此通道不能存在隔直流设备，否则电调系统无法工作； 2. 未连接SBT的射频端口不能打开供电，避免连接天线端口后短路； 3. 当连接AISG线缆时，需要将防呆口对准并可靠连接； 4. 安装RCU时，连接卡口要完全吻合，紧密安装，保持与天线平行。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
- 3dB点 15° 峰值0 - 3dB点
60°
峰值 0 - 3dB点
基于波宽的基站天线选型建议： 33 ° ： 窄波瓣,主要应用在狭长区域，例如高速、高铁； 65 ° ： 常规的三扇区基站天线； 90 ° ： 宽波瓣，主要应用在空旷的区域需要覆盖的场景，例如郊区、农村； 360 ° ：全向天线，主要应用在农村短距离覆盖。