移动通信天线介绍

目录

第1章概述 (3)

1.1 天线综述 (3)

1.2 基站天线的发展趋向 (4)

1.3 基站天线设计概念 (5)

第2章基站天线的基本技术 (6)

2.1 基站天线 (6)

2.2 系统要求与天线技术 (8)

2.3 天线分类 (9)

2.4 赋形波束天线的设计 (12)

2.4.1 扇形波束 (12)

2.4.2 垂直面赋形波束 (16)

2.4.3 波束倾斜 (18)

2.5 基站分集天线 (19)

2.6 基站天线的无源交调 (23)

2.6.1 无源交调与收发信频率的关系 (23)

2.6.2 PIM的生成点与抑制技术 (24)

第3章基站天线主要指标的设计规范 (25)

3.1 基站天线电压.驻波比（VSWR） (25)

3.2 增益(G) (25)

3.3半功率波束宽度(HPBW) (26)

3.4前后比(F/B) (26)

3.5端口隔离 (27)

3.6极化 (27)

3.7功率容量 (27)

3.8零点填充 (27)

3.9上副瓣抑制 (27)

3.10波束下倾 (27)

3.11 双频双极化天线 (28)

3.12 双频双工双极化天线 (28)

3.13直接接地 (28)

3.14天线输入接口 (29)

3.15无源交调（PIM） (29)

3.16天线尺寸 (29)

3.17天线重量 (29)

3.18风载荷 (30)

3.19工作温度 (30)

3.20湿度要求 (30)

3.21雷电防护 (30)

3.22三防能力 (30)

概述

1.1 天线综述

随着国内经济的快速、持续发展, 改革开放以来,通信产业发生了巨大变化, 这是

众所周知的。通信技术和经济效益的推进，使得通信产业成为国内最大产业之

一，为了适应这一新兴产业的发展，国家也在通信领域进行了重大机构改革。

随着通信本身向信息经济的发展，信息实际上是现代经济的生命线。因此，通

信已成为商业和工业甚至农业等其他行业持续发展的关键因素。

在通信这一领域内，移动通信的发展更加耀眼夺目，人们已不满足在固定场所

处理信息流。在外出旅游、度假、访问等途中也需要通信，因此移动通信有了

契机，它将被工程师们完善地开发并成功地发展。在国内，从八十年代中期至

今，移动通信的发展变迁是有目共睹的，在您的身边、周围处处可以看到移动

终端----手机，丰富多彩，五花八门的手机几乎无时无刻不在传递信息，包括政

治、经济、文化、生活等多个方面。国内最大的GSM蜂窝移动网的用户已逾

两千万；为了实现村村通电话这一宏伟目标，无线接入系统蓬勃发展，为农

村，尤其是偏远村庄的经济发展提供了信息保障。

移动通信的新技术、新器件令人耳目一新，对天线设计师也提出了前所未有的

要求，如在便携的移动终端上如果使用常规天线，用户是不会接受的，而且设

备小型化、微型化也就毫无意义。因此天线设计师们必须研制小型乃至电子天

线以适应现代技术，既能在很小的界面上工作，还要满足电性能指标。然而，

对于天线设计师，不能停留在这种意义上的设计，还有更高的要求，先进的天

线设计能使天线产生另外的系统功能，如分集接收能力，降低多路径衰落，或

极化特性的选择功能等。尤其移动天线设计不再局限于在一个轮廓分明的平坦

基面上实现小型化、轻重量、薄剖面或平嵌安装的全向天线，而是建立一个复

杂的电磁结构，使其在无线信道中发挥重要作用，并成为系统设计的有机部

分，涉及传播特性、本地环境条件、系统组成和性能、信噪比、带宽特性、天

线本身的机械结构、制作技术的适应性以及使用安装的方便性等。移动系统本

身的种类对天线设计影响也很大，陆地、海面、天空和卫星系统之间就有很大

不同。在分区系统中，辐射方向图必须与区域图相一致以避免干扰；城市通信

要采用分集接收以克服多路径衰落；移动终端要求降低移动系统和天线的尺

寸。在小型化便携设备中（如手机），天线和收发信的射频前置电路通常一体

化设计，必须把天线单元和设备一起作为一个天线系统处理。因此，天线不能

独立地设计，实际上它是系统的一个有机组成部分。如图（1）天线与系统的有

机组合。

在本章节所涉及的天线设计规范仅指无线通信系统中的基站天线(Base Station

Antenna)

1.2 基站天线的发展趋向

基站天线是用户终端与基站控制设备间通信系统的桥梁，广泛应用于GSM蜂

窝移动通信和 ETS 无线接入通信等系统中。通信技术的发展必将带动天线概念

的发展。在七十年代的移动通信系统中，由于用户少，较少的载频和少量的基

站即可覆盖一个城市的移动通信需求，采用了全向天线或角形反射器天线。随

着经济发展，移动终端需求量的急剧增加，旧的基站已不能满足需求，尤其数

字蜂窝技术的发展，基站配置需要新型天线，以改善市区的多路径衰落、区域

分配和多信道联接网络的频率复用。平板式天线由于其剖面低、结构轻巧、便

于安装、电性能优越等优点被广泛应用于GSM 数字蜂窝系统。在80年代中期

至90年代中后期，大多采用单极化(VP)天线，而一个扇区需用3副天线如图

（2），一个小区通常划分为三个扇区，因此一个小区要用9副天线，天线数目