基站天线基本知识

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1、发射状态,将来自射频电缆的电信号转 变成空间的电磁波信号;
2、接收状态:将空间电磁波信号转变成传 输线中的信号。
双极化对称振子
单极化对称振子
单极化微带贴片振子
基站天线的组成—功率分配网络
作用: ◆输入端口到振子能量传输 ◆振子间幅度相位分配 ◆阻抗匹配
空气微带线方案
电缆方案
空气带状线方 案
基站天线的组成—功率分配网络
如右表所示,当天线的驻波比分别是 1.5和1.35时,由上面的公式可计算 出功率反射系数分别是4%和2.2%, 则由于反射引起的增益损失分别是 0.18dB和0.1dB
天线的极化
2.3、天线的极化
垂直极化 45极化 (单极化) (双极化)
垂直单极化
±45°双极化
天线的极化
隔离度指的是两根或多根单极化天线或者一根双极化天线两个端口的 不相关性 隔离度指标保证了同扇区天线分集接收的性能。
20 铝 UPVC 灰色 -40~+70
0 ~ -15
储藏温度(℃) 最大风速(km/h)
-55~+80 210
天线增益
2.1、天线增益
天线是将传输线中的电磁能量有效地转化成自由空间的电磁波
能量或将空间电磁波有效地转化成传输线中的电磁能的设备。天线
是无源器件,所以仅仅起到能量转化作用而不能放大信号,那么我
◆ 兼容现有主流基站设备 ◆ 提供USB与RS232接口与本地电脑通信 ◆ 提供以太网、PPP接口与基站通信 ◆ 本地控制与远程控制 ◆ 多种灵活的远程控制解决方案
电调天线远程控制方案













线
线
线
线
塔 放
控制电缆


动 器
控制电缆
动 器






可以继续

控制电缆

接 6个驱动
基站天线的组成
单极化天线
多频双极化天线 900/1800
800/900&1800/1900/3G
双极化电调天线
基站天线的组成
打开天线的外包装, 我们看到天线外观结 构(以典型的板状天 线为例),天线有以
下三个部分:
外罩
A. 天线罩
B. 端盖
端盖
C. 接头
接头:双极化天线两个 7/16 DIN型接头 (母头),
便携式控制器
T型头
电调天线的特点
兼顾手动和遥控电调
---- 驱动器安装方便简易,可靠性高
电调天线的特点
可调范围宽 (0~10°/ 0~14°)
----在进行角度调整时,选择更多
独立电子下倾角可调(双频或多频电调天线) 具有良好的副瓣抑制特性
----低上旁瓣可以减少越区干扰
1800M 双极化
900M 双极化 800/900M 双极化 1800/1900/3G 双极化
不再受天气、交通限制,调节周 期短适合频繁调节,调节过程无
便
需关闭基站,不影响网络运行
电调天线基本原理
α
等相位面
无下倾时 天线各单元等相位分布
等相位面
电下倾时 天线各单元相位按一固 定的相位差△φ连续滞后
电调天线的各部件
驱动器 (RCU) 中央控制单元 (CCU)
避雷器
双塔放 (DTMA)
天线
控制电缆
天线电压驻波比
由此可算出回波损耗: 功率反射系数: 电压反射系数 驻波比定义为
RL=10lg(10/0.5)=13dB Γ2=0.5/10=0.05 Γ=0.2238 VSWR=(1+)/(1- )=1.57
一般要求天线的驻波比小于1.5,驻 波比是越小越好,但考虑到天线制造 成本和批量生产的一致性在工程使用 中没有必要追求过小的驻波比。
9.0
12.0
电 气
材料
螺旋纹铜管
环形纹铜管

能 指
外导
体 直径(mm)
12.0
13.9

材料
耐光热聚乙烯或低烟无卤阻燃聚乙烯护套
外护
套 直径(mm)
13.4
16.0
RF
天馈系统及基站天线组成
电 缆 ( 〞 ) 电 气 性 能 指 标
1/2
基站天线的组成
上端盖 外罩
下端盖 射频电缆接头
安装夹具(上夹具) 安装夹具(下夹具)
基站天线的选型
城区基站天线选型三原则
◆ 原则一:选用天线水平半功率波束宽度小的天线---覆盖问题:重 叠覆盖、频率干扰。推荐选用:水平半功率波束宽度65度的天线。
◆ 原则二:中等增益--天线垂直面波束宽度宽,可以增强覆盖区内 的覆盖效果;天线的体积重量变小;利于安装,降低成本。 建议常用增益:15dBi(800/900MHz频段),18dBi (1800/1900MHz频段)
所有天线都是母头
基站天线的组成—电缆接头
7/16 DIN型 公头
7/16 DIN 型 母头 7/16 DIN型接头 (公头)
N型接头 (公头)
基站天线的组成—电缆接头
7/16 DIN接头(母头) 上图为900/1800双频双极 化电调天线,下图为 800/900和1800/1900/3G 五频双极化电调天线。共 4个DIN射频母头和2个电 调调节杆。
由此可见天线的增益越高,天线波束的就越窄,或反之波束越窄,天线增益越高。
天线电压驻波比
2.2、天线电压驻波比
50Ω同轴电 缆
输入功率 10W
反射功率 0.5W
辐射功率9.5 W
天线驻波比是表示天线与基站(包括电缆)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。
10° 电子下倾
6° 电子下倾+4°机械下倾
10°机械下倾
电调天线简介
遥控电调天线
控制器
电调天线优势
电调
覆盖变 覆盖不随下倾角变化

变形
减低旁瓣和背瓣对非覆盖 网络优化 区的干扰动态网络优化,
可以在路测的同时调整倾角
调整小区覆盖范围,平衡 网络的灵 话务流量遥控下倾角降
活性 低网络优化成本
调节方
电调天线的应用
集束天线优点
安装占地面积小 外观简洁、美化处理 建设周期短 低成本
基站天线的选型
• 五、基站天线的选型 人口密集的城区,为了保证容量需求,一般来讲基站的布局比较紧凑,
这时首先需要考虑的是系统的干扰问题,而覆盖一般都可以保证。为了减少 系统的干扰,通常采用增益比较低且水平波瓣角较小的定向天线,使其对其 他基站的干扰降低到最小程度。
空气微带方案
◆ 网络幅度相位分配设计灵活; ◆ 可进行振子、网络整体仿真,设计精度高; ◆ 批量生产一致性好
天线性能指标
电性能指标
频带(MHz) 增益(dBi) 电压驻波比V.S.W.R 极化 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)
双 极 化 天 线








线
线
隔离度
隔离度
端口隔离度
1000mW ( 1W) 10log(1000mW/1mW) = 30dB
1mW
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
方向性图特性
天线的方向图特性包括: ◆ 水平面/垂直面3dB波束宽度 ◆ 前后比 ◆ 下旁瓣零点填充和上旁瓣抑制、下倾角
来自室外天线 的7/8主馈缆
天馈系统及基站天线组成 RF电缆( 1/2〞)
50欧姆皱纹铜管同轴电缆
天馈系统及基站天线组成
RF
1/2
HCHAY-50-9(1/2")
HCAAY-50-12(1/2")
材料
铜包铝线
铜包铝线

内导

体 直径(mm)
3.55
4.8

材料
物理发泡聚乙烯


绝缘 直径(mm)
接地卡
偏置T接头
室外接地排 馈线孔板
天馈系统及基站天线组成
基站天线馈 缆系统
1/2 ”射频电缆 (跳线)
跳线长度一般 3~5米,
一般两端DIN公头
7/8 ”射频电缆 (主馈线), 一般两端DIN母头
天馈系统及基站天线组成
1/2 ”跳线和主馈线的转接
进入机柜前转接 1/2跳线
进入机柜的1/2跳线
避雷器 避雷器
辐射单元(振子)
反射板(槽板)
基站天线的组成—辐射单元
半波振子
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、全长为二分之一波长的振子, 称半波对称振子。 半波对称振子的增益为G=2.15dBi,它是构成高增益天线的基本辐射单元。
1/4波长 0.5个波长
基站天线的组成—辐射单元
天线基本辐射单元,其作用:
例:1个 半波振子
接收功率:1mW
4个半波振子组阵
接收功率:4 mW
G = 10log(4/1) = 6 dBd
天线增益也可以按波束宽度来估算,工程上有如下经验公式:
G 10 lg( 30000 )
e h
其中,θe和θh分别是天线水平面和垂直面的半功率波束宽度,单位是(°)
如水平面波束65 °,垂直面波束7 °的定向天线,按上式计算增益为18dB。
基站天线基本知识 及网络应用
内容提要
一、天馈系统及基站天线组成 二、天线的性能指标 三、电调天线的应用 四、基站天线的选型 五、基站天线的安装规范 六、天馈系统常见问题与故障判断
天馈系统及基站天线组成
1/2"单联 馈线卡
塔顶放大器
机房
接地卡
1/2"跳线 避雷器
机柜
天线 7/16接头
1/2"跳线
7/8"电缆 7/8"三联 馈线卡
们所说的某天线的增益是18dBi,是指什么呢?
理想点源
ห้องสมุดไป่ตู้
半波振子
2.15dB
天线增益
定义
天线增益是指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力。
一般把天线在最大辐射方向上的场强 E 与理想各向同性天线(理想点源)均匀辐射场强 E。相比,以功率密度增强的倍数定义为增益。
即:
D E2 / E02
单位是 dBi。 i 是各向同性( isotropic)的缩写。
方向性图特性----前后比
后向功率
前向功率
F/B = 10 log (前向功率)
(后向功率)
一般要求 : F/B> 25dB
下旁瓣零点填充和上旁瓣抑制
◆ 为了减少对临近小区的干扰必须抑制上旁瓣电平,一般要求为〉15dB
◆ 为了使覆盖特性更加均匀,减少盲区,下旁瓣零点必须填充,一般要求为18dB
相对电平 (dBm)
头问题导致基站 无法工作。
电调天线远程控制方案
















线
线
线
线
程 控


动 器
控制电缆
动 器







可以继续








6个驱动 器


馈线

基站端T型头
天馈避雷器
控制信号分路器
控制电缆
以太网 网管中心
远程网络管理协议
基站设备


特点:1.控制电缆和塔放连接,通过塔放内置T型头控制信号与射频信号合路 2.射频和控制信号共用一根射频电缆,省了控制电缆,但是增加了2个T 型头
电调天线的特点
软件协议及硬件设计严格遵循AISG标准
目前,几乎所有电调天线系统都采用AISG协议,AISG是天线接口标准组织的 简称,它是由KATHERIN等一些国际天线名牌厂家发起的一个天线标准行业组织, 主要是起草有关电调天线硬件接口及软件协议等,以便各厂家生产的天线设备 能统一监控和管理。各厂家做的产品在结构样式上各不相同,但如果都支持相 同的控制协议,软件上一般都可以互联互通。
手动电调拉杆(旋钮) (用于调整天线波束下倾角)
基站天线的组成—天线外罩
UPVC材料天线外罩图 玻璃钢材料天线外罩图
UPVC材料特点: 重量轻,耐水性好,耐候性强,适合于小尺寸天线外罩;
玻璃钢材料特点: 强度高,长期耐候性略逊于UPVC材料,适用于大尺寸天线外罩
基站天线的组成—天线内部结构
馈电网络(功率分配网络)
零点填充 16 dB
0 -20 -40
-60 -80 -100
0
发射功率 = 1 W 基站天线高度 = 40 m 天线增益= 16 dBi 垂直面半功率波束宽度 = 6.5°
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
距离 (km)
方向性图-波束下倾角及下倾方式的比较
• 下倾角方式:机械下倾、固定电下倾、可调电下倾、遥控电下倾
三阶无源交调 IMD3(dBm)
824~896 >17
<1.35 ±45°
90 6.5 ≥25 ≥15
3 30
<-107
输入阻抗(Ω) 最大功率 (W) 接头形式 雷电保护
50 500 7/16 DIN(F) 直流接地
天线性能指标
机械性能指标
天线尺寸 (mm)
640×296×156
天线重量 (kg) 辐射材料 天线罩材料 天线罩颜色 工作温度(℃) 下倾角调整范围 (°)
上式没有考虑天线的各种损耗,叫方向性系数,计入损耗天线增益
G D 即:
η是增益系数,是方向性系数和增益系数的乘积。
(注:另一种表示增益的单位是与理想半波振子的比较值,用dBd表示,d 是振子( dipole ) 的缩写。
由于半波振子的增益是2.15dB,所以 dBi=dBd+2.15
天线增益


馈线

控制信号避雷器
天馈避雷器

决 方
控制器
基站设备


RJ-45

RS-232 笔记本电脑
特点:1.三扇区控制信号通过串联方式连接,相对并联连接,节省合路

2.控制信号与射频信号分离,相对射频和控制信号共用的
方式,多了一 根
AISG电缆,但是节省了2个T型 头,同
时 射频信号与控制信号分离,可 靠性更好,不会因为控制信号或T型
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