天线理论基础知识

玻璃钢 天线罩
特点分析
➢ 重点和难点； ➢ 重量较重,防水性能是控制重点和难点； ➢ 强度、抗冲击、耐温及抗老化性能好； ➢ 成本高。
质量控制要点
➢ 介电常数稳定性； ➢ 机械强度； ➢ 防水性能。
二、天线质量分析、选型及安装
天线质量分析：RCU
电机 控制模块
分类 Overview
➢
电机
➢
➢
Bottom View
软件 部分
整机防护性
➢ 气密性：整机防护等级设计需满足IP65的防护等级，需采用气压计验证产品气密性； ➢ 防腐蚀性：整体需满足96小时盐雾，确保在沿海或者高盐度区域正常工作； ➢ 安规：通过欧盟安防标准CE测试，保证产品可靠性以及环保要求。
电磁波传播特性 多径传播
电磁波在传播过程中，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），还会产生透射、反射和绕射。因此，到达接收天线的电磁波，不仅有直射波和透 射波，还有反射波和绕射波，这种现象就叫多径传播。
多径传播效应：由于多径传播使得信号场强分布复杂化，波动很大；也由于多径传播的影响，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。 为降低多径传播效应的影响，一般采用空间分集或极化分集来接收。
移动通信系统
下行频段 Tx(MHz)
上行频段 Rx(MHz)
三阶交调频段 (MHz)
五阶交调频段 (MHz)
结论
联通GSM900
954~960
909~915
948~966
942~972
三阶、五阶都不落入到Rx频段
联通GSM1800 1840~1850 1745~1755
1830~1860
1820~1870
特点分析
➢ 良好的导电性能、机械强度，镀锌后具有一定的抗腐蚀能力； ➢ 互调特性差； ➢ 成本低，是相同性能铝板价格的40%～50%； ➢ 通过加强筋设计可以增加反射板强度。
质量控制要点
➢ 板材机械性能、材质及厚度； ➢ 折弯角度、孔位等尺寸控制精度； ➢ 切口处的防锈处理。
二、天线质量分析、选型及安装
压铸辐射单元
PCB印刷辐射单元
钣金辐射单元
贴片辐射单元
图例
特点分析
质量控制 要点
➢一体化成形，模块化程度 高，尺寸稳定性好；
➢表面电镀，抗老化性能好； ➢三维结构，设计自由度高，
易获取优越的电性能指标； ➢样品加工难度大，投入大； ➢设计周期长，模具费用高。
➢PCB板材和结构件拼装组成； ➢PCB需加涂层提升抗氧化性； ➢二维半结构，整体设计自由度
➢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。
质量控制 要点
➢电缆质量，特别是传输速率的稳定 性；
➢电缆切割精度控制； ➢焊接质量； ➢布线工艺。
2、辐射单元 要素：方案类型、材质、表面工艺 影响：整体性能
3、馈电网络
要素：方案类型，特别是移相器输出端口数量 影响：整体性能，移相器端口数越多，越有利于上副瓣控制
4、天线罩 要素：材质、厚度 影响：结构强度、使用寿命
二、天线质量分析、选型及安装
天线质量分析：辐射单元
辐射单元
6.0
25%
1.25
2.0
9.5
11%
0.5
1.8
11.0
8.0%
0.36
1.5
14.0
4.0%
0.17
1.4
15.5
2.8%
0.12
1.3
17.5
1.7%
0.07
1.2
21.0
0.8%
0.03
Contents
目录
01 天线原理及指标对网络质量的影响 02 天线质量分析、选型及安装 03 分场景应用及创新天馈解决方案 04 关于京信
天线质量分析：天线罩
PVC 天线罩
特点分析
➢ 介电常数相对较低；重量较轻，防水性能好； ➢ 机械强度、耐温及抗老化性能较差； ➢ 如何防范外罩受力变形，压迫罩内零件导致机械损伤是设
计和管理难题； ➢ 不符合REACH环保要求； ➢ 成本低。
质量控制要点
➢ 介电常数稳定性； ➢ 机械强度、耐温及抗老化性能； ➢ 防范外罩受力变形，压迫罩内零件导致机械损伤。
一、天线原理及指标对网络质量的影响
天线参数对网络性能的影响 辐射参数
天线辐射参数
增益
对网络性能的影响
覆盖距离的远近
水平面半功率波束宽度
前向方位面上的精确覆盖
±60度边缘功率下降 前向方位面上（扇区间）的精确覆盖
垂直面半功率波束宽度 电下倾角精度
前向俯仰面上的精确覆盖
极化一致性 交叉极化比
上旁瓣抑制 前后比
受限，PCB线路加工精度高； ➢样品加工便捷，投入小； ➢设计周期短，模具费用低； ➢优质板材成本较高。
➢多个零件拼装组成，振子整体 ➢多个零件拼装组成，主要通
尺寸精度是控制难点；
过塑料件保持振子整体尺寸
➢根据材质选择表面处理方式； 精度和结构稳定性；
➢二维半结构，整体设计自由度 ➢多采用铝材，表面酸洗、导
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
----山西联通技术交流
京信通信 2016年10月
Contents
目录
01 天线原理及指标对网络质量的影响 02 天线质量分析、选型及安装 03 分场景应用及创新天馈解决方案 04 关于京信
一、天线原理及指标对网络质量的影响
天线的辐射原理
将组成传输线的两个导体的末端反向折弯，两个导体在折弯部分的电流变成了同相，从而形 成开放场，将信号辐射出去。
➢ 移相过程中的拉力或扭矩控制。
➢ 通过移动介质以改变信号在媒介中的传输速度，从而实现传 输相位改变；
➢ 介质板相对介电常数稳定性是质量控制的重点和难点； ➢ 介质移动过程中不会产生新的互调干扰。 ➢ 行业最新技术可实现外导体一体化拉挤成型，免去金属间连
接，无螺钉。
➢ 腔体的尺寸精度； ➢ 介质板介电常数稳定性、尺寸精度及平整度； ➢ 固定馈片的平整度及表面镀层处理； ➢ 如采用盖板+腔体的设计结构，需控制好金属间连接紧密性，
➢基材的质量，特别是介电常数稳定性 和三阶互调；
➢PCB与反射板绝缘处理； ➢表面涂覆的质量。
➢网络与反射板之间的距离精度：塑料 件的尺寸精度、结构强度和抗老化性能， 反射板强度；
➢反射板和网络上的N个孔位的相对位置 精度。
二、天线质量分析、选型及安装
天线质量分析：馈电网络----移相器
移动部件为 金属
因此，选择基站场地以及架设天线时，一定要考虑到绕射传播可能产生的各种不利影响。 （要点：靠近天线处的水平/垂直主波束±10dB内无遮挡）
一、天线原理及指标对网络质量的影响
天线的重要性
天线是整个系统中唯一与周围环境有耦合关系的单点失效设备，对无线通信网络质量具有 一票否决的关键作用。 天线的使用环境严酷，质量问题排查难度大，产品更换成本高。
质量T控op制Vie要w 点
Application View
扭力与精度：选用大减速比步进电机，保证输出力矩和控制精度；
可控制性：四相驱动，双反馈信号，保证可靠的驱动性能和闭环控制性能；
环境可靠性：保证在-40～﹢65℃环境下正常工作，48小时盐雾不生锈。
硬件 部分
控制主板
➢ 元件可靠性：主板上所有器件选用国内外知名厂商，确保元件性能； ➢ 模块稳定性：模块化设计，采用无铅高温焊接，保证主板稳定性与一致性； ➢ 防雷击：主板设计需有防雷击浪涌电路，确保主板在遭雷击情况下仍然正常工作。
➢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。
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
➢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
天线参数对网络性能的影响 电路参数 驻波比：是天线高效率辐射的基本指标要求
电压驻波比（VSWR）：为传输线上的电压最大值与电压最小值之比。 当天线端口没有反射时，就是理想匹配，驻波比为1；当天线端口全反射时，驻波比为无穷大。
减小的天线辐射功率
VSWR
回波损耗 (dB)
反射功率
％
等效插损(dB)
3.0
受限，加工精度较高；
电氧化和钝化处理；
➢样品加工投入较小；
➢二维结构，设计自由度低，
➢设计周期较长，模具费用较高， 带宽受限；
多采用连续钣金模具。
➢样品加工便捷，投入小；
➢设计周期短，模具费用低。
➢尺寸精度； ➢表面电镀质量。
➢PCB板材和结构支撑件拼装的 相对位置精度；
➢基材质量，介电常数稳定性； ➢辐射单元整体结构稳定性。
y E
O
z
H
~
u
x
一、天线原理及指标对网络质量的影响
电磁波传播原理
电磁波是一种震荡的信号，在特定频率下以波的形式传播能量。在传播过程中，电场和磁场 在空间中相互垂直，且都垂直于传播方向。
天线的原理及作用
••
正交特性 电生磁、磁生电 空间中任何位置同时存在电场/磁场
z
一、天线原理及指标对网络质量的影响
极化扭转：
图示：①直射波 ②反射波 ③透射波 ④绕射波
一、天线原理及指标对网络质量的影响
电磁波传播特性
绕射传播
电波在传播途径上遇到障碍物时，总会力图绕过障碍物，再向前 传播。这种现象叫做电波的绕射。
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 物的高度有关，还和频率有关，频率越低，绕射能力越强；频率 越高，绕射能力越弱。
移动部件为 介质
➢ 通过移动耦合金属导体以改变传输线的物理长度，从而实
特
现传输相位改变；
点 ➢ 耦合缝隙尺寸精度及稳定性对幅度、相位、驻波比等电性
分
能影响很大，是质量控制的重点和难点；
析 ➢ 金属移动过程中，易产生互调，控制难度大。
质 ➢ 腔体的尺寸精度； 量 ➢ 移动馈片的平整度及表面镀层处理； 控 ➢ 固定馈片的平整度及表面镀层处理； 制 ➢ 耦合缝隙的尺寸精度及稳定性； 要 ➢ 耦合缝隙的功率容限和高功率打火现象控制； 点 ➢ 盖板与腔体等金属间连接紧密性，如螺钉紧固、焊接；
二、天线质量分析、选型及安装
天线质量分析：电调天线核心关键部件
六大核心部件：辐射单元、馈电网络、反射板、封装平台、安装件、RCU。
安装件
封装平台
端盖、天线罩
辐射单元 反射板
馈电网络
接头、同轴电缆 移相器、功分器
RCU
二、天线质量分析、选型及安装
天线质量分析：电调天线核心关键部件
天线的性能保障四大要素：设计、工艺、物料、检测。 1、反射板 要素：材质、厚度 影响：结构强度、可靠性、稳定性
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
➢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
天线性能直接决定网络的 覆盖效率和覆盖效果
天线质量直接决定网络的 可靠性和稳定性
天线性能和质量直接影响用 户的感知度
一、天线原理及指标对网络质量的影响
天线的作用
天
能 量 转 化 追求高效率
线
作
用
满足特定空间分布要求——对于有覆盖需求的区域进
三维立体空间精确覆盖
行均匀覆盖，易引发干扰的区域进行信号抑制。
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
Байду номын сангаас
2100~2175
三阶、五阶都不落入到Rx频段
一、天线原理及指标对网络质量的影响
如螺钉紧固、焊接； ➢ 移相过程中的拉力或扭矩控制。
二、天线质量分析、选型及安装
天线质量分析：反射板
铝板
特点分析
➢ 良好的导电性能、机械强度和抗腐蚀能力； ➢ 具有良好的互调特性； ➢ 通过加强筋设计可以增加反射板强度
质量控制要点
➢ 板材机械性能、材质及厚度； ➢ 折弯角度、孔位等尺寸控制精度。
镀锌 钢板
极化分集接收增益
前向越区干扰的抑制 后向越区干扰的抑制
天线方向图及各辐射参数
一、天线原理及指标对网络质量的影响
天线参数对网络性能的影响 电路参数
天线电路参数
驻波比
对网络性能的影响
反映功率损失指标之一
隔离度
反映某发射通道对相邻通道驻波抬升的影响
三阶交调
下行对上行系统的干扰水平
三阶交调指标是反映基站天线厂家设计、工艺、来料控制、生产管理等综合水平的重要指标之一。