华为天线基础知识培训v2.0-2050209

天线基础知识
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Contents
1 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) }
0dBi
3dBi
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。

基站天线分类-按照电下倾角类型
基站天线
手动调节电调天线
固定下倾角天线
远程调节电调天线
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，通过调节天线支架实现下倾
机械下倾与电下倾组合的方式
电下倾角无法调节，仅支持调节机械下倾角
在天线端采用手动方式调节电下倾角
在网管端采用远程控制方式调节电下倾角
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
Contents
1 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
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 ●实际使用中如何选择增益?
网络规划;
密集城区15-18dBi, 郊区和农村 18-19.5dBi, 道路 20.5dBi
垂直面波宽比较窄 垂直面波宽比
较宽 上副瓣比较大
上副瓣低
覆盖范围远
覆盖范围近
19.5dBi
17.5dBi
-增加尺寸(包含更多振子) → 提升增益
-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。

-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 。

基站天线的极化
收发共用
仅接收
空间接收分集
仅接收
收发共用 双极化支持接收分集
双极化天线
单极化天线
对于接收分集而言 单扇区配置两面单极化天线
每天线单端口
对于接收分集而言 单扇区配置一面双极化天线
每天线两端口
天面空间受限
天线的极化即天线的通道，双极化天线有两个通道，故可以实现1发2收（1T2R ）或2发2收（2T2R ）
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2R 的电平差异值不能差别太大，如果差别太
大就没有分集的效果了。

因此基于上面一个原因，如果采用垂直水平的话，电平差异值太大，因此采用+/-45度折衷一下。

基站天线半功率波束宽度
水平面半功率波束宽度
✓决定了水平面的覆盖范围✓可以确定小区边界垂直面半功率波束宽度
✓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”
60°峰值 0
- 3dB点
- 3dB点15°峰值0
- 3dB点
- 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。

基站天线下倾角调整：机械调节和电调节
机械调整下倾角电调下倾角
通过电调节至6°下倾
通过机械调节至6°下倾
下倾角调整之前下倾角调整之前
机械倾角调整，覆盖覆盖方向图变形，影响本小区覆盖，同时干扰临小区电下倾角调整，覆盖覆盖方向图不变，不会对临区产生干扰
电调实现方案介绍
(手动）塔上调整
(手持设备)近端调整
(M2000控制端)远程调整
电调类型
是否需要进站
是否需要上塔
单站优化时间
单站优化成本
(手动）塔上调整 是 是 1 1 (手持设备)近端调整
否
是
0.4
0.3
(M2000控制端)远程调整 否 否
0.1 ≈0
PCU
手动电调
OSS
需要协调进站；
需要爬塔站或楼顶站到天线下端手动调整。

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。

不需要协调进站；
在机房控制就可以调整。

典型的基站天线远程电调配置
场景: 宏站场景
通过SBT 提供电源和控制信号 R C U R C U
S B T
R C U R C U
STMA
场景：塔上放大器在塔上 通过塔放提供电源和控制信号
R C U R C U
RRU
场景：采用分布式基站 通过RRU 提供电源和控制信号 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
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。

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。

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。

电调天线
RET +45° -45°
R C U
AISG 线缆
RET ANT-A ANT-B
RRU
ANT-A ANT-B
R C U
0.5m
AISG 线缆
RET ANT-A ANT-B
R C U
5m
AISG 线缆
RRU
多频天线
频段 I 频段 I 频段 I 频段 II 频段 II 频段 II RET +45° -45° RET +45° -45°
运营商 A
RFU/RRU
运营商 A
电调天线配置说明-宏站场景
（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。

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。

ANT-A ANT-B
Antenna RET +45° -45°
R C U
SBT
0.5m
AISG 线缆
RFU/RRU
电调天线配置说明-手动电调场景
◆（手动）塔上电调配置：与非电调配置相同，只需要人工上塔手动调整天线的下倾角，注意要对准刻度；
◆（手持设备）塔下电调配置：
电调天线
RET +45° -45°
R
C
U
AISG
线缆
ANT-A ANT-B
RRU/RFU
PCU
注意事项：
AISG线缆在使用后接头需要注意防腐保护，避免被腐蚀；
ANT-A ANT-B
R
C
U
AISG
线缆
RET ANT-A ANT-B
R
C
U
5m
AISG 线缆
RRU
多频天线
频段 I 频段 I 频段 I 频段 II 频段 II 频段 II
RET +45° -45°RET +45° -45°
运营商 A
RFU/RRU
运营商 A PCU
电调天线安装流程-RRU 上塔场景硬件安装流程
组装天线 电调信息记录
安装天线
支架组装
RCU 组装
跳线连接
AISG 电缆连接RCU 端
天线吊装 天线预固定 跳线连接
方位角调整 机械倾角调整
天线固定
RCU 序列号对应关系记录
记录表移交网管存档
PCU 调试（可选)
PCU 加载配置数据文件
PCU 校准
PCU 调节下倾角
AISG 电缆连接RRU 端
电调天线安装流程- SBT 场景硬件安装流程
组装天线 电调信息记录 安装天线
支架组装 SBT 组装 RCU 组装
跳线连接
AISG 电缆连接
天线吊装 天线预固定
跳线连接
方位角调整
机械倾角调整
天线固定
RCU 序列号对应关系记录
记录表移交网管存档
PCU 调试（可选)
PCU 加载配置数据文件
PCU 校准
PCU 调节下倾角
电调天线调测流程
判断链路是否正常，能否进行添加、加载、校准、角度设置等操作。

纳入
基站
管理，
保障
加载、
校准、
设置
角度
等操
作。

加载配
置数据，
保证
RCU与
对应天
线匹配，
保障后
续操作
正确。

校准判
定RCU
与对应
天线的
匹配性。

设置
网规
要求
的电
下倾
角。

打开ALD
电源开关
扫描
打开电
源开关，
RCU处于
供电状
态。

配
置合理
告警门
限，管
理RCU工
作状态。

添加
配置数
据加载
校准设置
角度
PCU 配置及使用介绍
智能天线
为什么8T8R的天线叫做智能天线？
电平值涵盖整个基站范围；波束固定，无法更随UE。

电平只覆盖基站范围内工作的UE.
业务波束可以跟随着UE移动。

8T8R智能天线和常规2T2R天线的区别
智能天线包含众多的参数：单元、广播、业务波束，区别是什么？在通讯系统中如何工作？
….....….....….....….....
OSS
单元波束的参数和普通的2T2R天线是相
同的；
单元波束性能决定了智能天线广播波束
和业务波束的性能。

加载广播波束的权值
T1 小区中用户的业务信息
T2
在T1时间内，智能天线加载权值，
生成广播波束，在小区内进行扫
描，同时小区内UE回传业务信息
到基站，基站基于用户业务信息
生成业务波束。

业务波束会实时跟随UE移动
权值包含幅度和相位
AAU 有源天线
天线罩
辐射单元
反射板和围筐
射频接口
美化罩
RRU
维护窗
移相器和馈电网络
BTS
Passive Antennas
Repeater
Heavy Coaxial Cable
COAX Jumper COAX Cables
Passive Antennas
RRU
BBU
BBU
Active Antennas
传统宏站
分布式基站
有源天线
1991年
2012年
2004年
◆有源天线是将基站的射频部分集成到天线内部,采用多通道的射频和天线
阵子配合，实现空间波束成型，完成射频信号的收发。

◆当前主要是RRU 和天线简单集成，AAU3213可以配合智能天线实现波束赋形调整；
Contents
1 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
单元复用技术介绍
单元复用方案与传统方案性能相当，尺寸减少50%
传统方案:
2 列, 2 频
Band 1
Band 2
299mm
振子复用方案: 1 列, 2 频
Band1
Band2
155mm
五频
四频 349m m •四频:790-960/1710-2690/1710-2170/2490-2690MHz
•五频:790-960/1710-2170/1710-2170/2490-2690/2490-
2690MHz
三频
双频 299m m •双频: 1710-2690/1710-2690MHz
•三频:1710-2690/1710-2170/2490-2690MHz
•单频: 790-960MHz
•双频: 790-862/880-960MHz
双频
单频 259m m
01
02 03
宽度相同
宽度相同
宽度相同
电调技术的发展趋势
传统方式(固定下倾角)
远程电调
“即插即用”EasyRET 电调
已规模应用于DT, FT,
VDF,SFR 等海外领先运营商
2009年以前 2009年 2012年
国内LTE 建设广泛广泛使用
安装简单
更高容量
覆盖距离提升2-3dB
2 副33o 天线
D u a l -b e a m
劈裂天线
70%-90% 网络容量改善
3扇区
6扇区
与3扇区站点配置比较
华为劈裂天线
•波束宽度(o ): 33 •增益(dBi): 20.5
•频段(MHz): 2*1710-2690
•规格(mm): 1468*349*166
“零”新增站点
节约站点资源，重用频谱资源
创新劈裂天线完美匹配六扇区解决方案
专利蛇形阵子架构， 有效降低扇区间干扰
劈裂天线有效解决密集城区扩容挑战
解决扩容挑战
操作简便易行
资源紧张：
•站点获取难 •频谱资源稀缺
密集城区需求：
•更大容量 •深度覆盖
新增RRU
BBU
或更换一个2T4R/4T4R RRU
用劈裂天线替换原有天线 新增或更换RRU
UMTS 未来用户激增：
•2014年15亿 •2018年43亿
1
2
0.5
1
0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 23:00 2:00 5:00 8:00 11:00 14:00 17:00 20:00
22-Sep
23-Sep
24-Sep
25-Sep
26-Sep
27-Oct
28-Oct
29-Oct
30-Oct
31-Oct
CS Drop Rate(%)
PS Drop Rate(%)
4.8
8.5
3.9
34.4
Q2 2013
Q2 2014
8x
8x 用户增速
由于2G 用户向3G 转移
容量提升+78%
使用华为劈裂天线
单位：百万
+78%
扇区劈裂前
扇区劈裂后
劈裂后KPI 关键指标稳定
平均吞吐率Mbps/Site
15MHz
UMTS 2100M
100%饱和
GSM 900M
17.5MHz
2015到期
频谱资源稀缺
劈裂天线帮助泰国AIS 提升UMTS2100M 容量78%
AIS 运营商
红区域: 劈裂扇区
劈裂前
劈裂后
智能化的信息作战系统
华为AISU 解决方案
U2000
AISG cable
免工具、免人工上站
远程、实时读取
高效率 高精度
•需携带相关工具测量 •塔上操作困难
建站测量：操作困难
•参数实时变化未知
•台风后等情况需要每个站点上站核查
日常维护：低效率
•人工记录易出错
•记录更新不及时，甚至丢失
网络优化: 准确性低
天线自感知解决方案, 使得网络管理&优化更加智能
•天线高度 (±5 米) • 天线经纬度位置 (±5 米 ) • 天线水平方位角 (±2 °) •
天线机械下倾角 (±0.5°)
AISU-Antenna Information Sensor Unit:
工程参数测量面临的挑战
深度覆盖和补盲场景美化解决方案
•密集城区用户数多，流量需求大； •
站址空间少，站点获取困难；
•
城市美化需求，美化要求高；
•
城市美化，小区覆盖美化解决方案需求强烈
•
密集城区网络深度覆盖，提升客户体验
建站难成为网络部署的主要问题
主流场景美化解决方案
•站址空间少，站点获取困难； •
城市美化需求，美化要求高；
Easy Macro 一体化解决方案
集束和圆管美化方案
EasyMacro 轻松实现城区宏站密集部署
解决多项网建网优挑战
场景广泛、安装快捷
弱覆盖导致不同区域 用户体验不平衡
站点获取及部署难
小区边缘速率低
一、需要要素：灯杆或墙面、光纤接口、市电 二、安装步骤：
1、站点访问：轻松携带
2、现场安装：支架、天线、线缆
收购欧洲天线厂家H+S ，高起点进入天线
产业
2004
2009
推出全系列电调天线
2010
•建成先进的SG128近场测试系统 •业界首家推出网络天线方案 2011
推出多频、超宽频天线(包括，双，三，四频)
2012
• 推出有源天线AAU
• 多频超宽频天线在欧洲大规模应用 持续高投入，铸就领先的研发实力
业界最大研发团队(超过350人)，
全球5大研发中心，共享全球天线专家资源
加拿大
深圳
美国
西安 德国
德国：
•关键架构技术开发
•创新工艺研究
深圳/西安：
•无源、有源天线开发 •关键产品架构、技术开发
加拿大/美国：
•小型化有源天线开发 •多阵列有源天线开发
StarLab
全球天线专家资源
SG128 2014
•推出700M 系列天线
•推出劈裂天线
推出全系列EasyRET 天线，LTE 建设规模应用
2013
厚积薄发，卓越实力打造高品质产品
Page 41
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
拉美
Movistar 巴西/墨西哥/ 哥伦比亚 Claro 巴西/墨西哥/ 哥伦比亚 TIGO
巴拉圭
中东
STC 沙特阿拉伯 Etisalat 沙特阿拉伯 Zain
科威特
独联体
VIP 俄罗斯 Megafon 俄罗斯 MTS 俄罗斯
北美
ICE Wireless
加拿大
欧洲
VDF 英国/西班牙/意大利 FT 法国/西班牙/波兰
TI 意大利 T-Mobile 德国/荷兰 H3G 瑞典/澳大利亚
SFR 法国 PT 葡萄牙 Telenor
捷克
非洲
MTN 加纳/喀麦隆 IAM
摩洛哥
Safaricom 肯尼亚 TIGO
刚果
亚太
Maxis 马来西亚 Hutchison 印尼 Celcom 马来西亚 AIS
泰国
中国
中国联通 中国电信 中国移动
2014年全年发货超过100万面，中国LTE 天线份额第一
助力全球运营商MBB 精品网络建设
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