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1、项目2 基站天馈系统介绍,项目2 基站天馈系统介绍,任务5 天馈分析仪的操作使用,任务1 基站天馈系统概况,【学习目标】了解基站天馈系统的基本组成了解天线的主要作用掌握天线的几种基本特性参数【知识要点】天馈系统的基本组成天线基本概念和作用天线的基本特性参数,基站天馈系统是移动基站的重要组成部分，它主要完成下列功能：对来自发信机的射频信号进行传输、发射，建立基站到移动台的下行链路；对来自移动台的上行信号进行接收、传输，建立移动台到基站的上行链路。2.1.1基站天馈系统基本组成基站天馈线系统的配置同网络规划紧密相关。网络规划决定了天线的布局、天线架设高度、天线下倾角、天线增益以及分集接收方式等。不
2、同的覆盖区域、覆盖环境对天线系统的要求会有非常大的差异。基站天馈系统的基本组成如图2-1-1所示，从图中可以看出，天馈系统主要包括的关键组成部分有：天线、馈线、室内设备及跳线和室外设备及跳线等。,任务1 基站天馈系统概况,任务1 基站天馈系统概况,图2-1-1 基站天馈系统组成示意图,2.1.2移动基站天线1.天线概念天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时，把传输线中的高频电流转换为电磁波；接收时，把电磁波转换为传输线中的高频电流。天线系统作为电磁波的收发部件，其功能示意图如2-1-2所示。,任务1 基站天馈系统概况,图2-1-2天线系统收发功能示意图,在选择
3、基站天线时，需要考虑其电气和机械性能。电气性能主要包括：工作频段、天线增益、极化方式、波束宽度、倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后比等。机械性能主要包括：尺寸、重量、天线输入接口、风载荷等。,任务1 基站天馈系统概况,基站主天线的最基本单元就是半波振子，半波振子的优点是能量转换效率高。振子是构成天线的最基本单位，任何天线都要谐振在一定频率上的，我们接受哪个信号，天线就谐振在该信号频率，谐振是对天线最基本的要求，任何一根导线都可以做天线，只是性能好坏而已。好的天线辐射效果好。我们将能产生辐射的指导线称为振子。两臂长度相等的振子叫对称振子，也就是半波振子。每臂1/4波长长度,全长1/2波长长度的
4、对称振子叫半波对称振子。如图2-1-3所示，基站天线需要多个半波对称振子组阵来提高天线增益。,图2-1-3 半波对称振子,典型板状天线的实物外观分为三部分：天线罩、端盖和接头。将天线外罩打开，或者在装配生产线上可以看到，天线的内部结构也是三部分组成的：槽板、馈电网络和振子，由优质铝板加工而成。,任务1 基站天馈系统概况,2.天线基本特性1）天线方向图,图2-1-4天线立体方向图、水平及垂直方向图,天线辐射的电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。天线方向图是空间立体图形，但是通常用两个互相垂直的主平面內的方向图来表示，称为平面方向图。一般叫作垂直方向图和水平方向图。就水平方向图而言，
5、有全向天线与定向天线之分。而定向天线的水平方向图的形状也有很多种，如心型、8字形等。天线具有方向性本质上是通过振子的排列以及各振子馈电相位的变化来获得的。因此会在某些方向上能量增强，某些方向能量减弱，形成一个个波瓣和零点。能量最强的波瓣叫主瓣，上下次强的波瓣叫旁瓣。对于定向天线，还存在后瓣。图2-1-4是某天线的立体方向图、水平及垂直方向图。,任务1 基站天馈系统概况,2）天线增益天线作为一种无源器件，其增益的概念与一般功率放大器增益的概念不同，仅仅起的是转化作用，而不是真正意义上的放大信号。增益是天线的重要指标之一，它表示天线在某一方向能量集中的能力。表示天线增益的单位通常有两个： 、 。
6、表示天线增益是相对于全向辐射器的参考值， 是相对于半波振子天线参考值，两者之间的关系为： 天线增益越高，天线波束的范围就越小。一般把天线的最大辐射方向上的场强E与理想多向同性天线均匀辐射场强E相比，以功率密度增强的倍数定义为增益。天线增益不但与振子单元数量有关，还与水平半功率角和垂直半功率角有关。另外，可以利用反射板把辐射能控制在同一方向，从而提高天线增益。,任务1 基站天馈系统概况,3）极化方式在天线的各项参数里，有一个非常重要的参数就是极化方式。极化是描述电磁波场强矢量空间指向的一个辐射特性，当没有特别说明时，通常以电场矢量的空间指向作为电磁波的极化方向，而且是指在该天线的最大辐射方向上的
7、电场矢量，也就是说：极化方向就是天线辐射时形成的电场强度的方向。电场矢量在空间的取向在任何时间都保持不变的电磁波叫直线极化波，有时以地面作参考，将电场矢量方向与地面平行的波叫水平极化波，与地面垂直的波叫垂直极化波。电场矢量在空间的取向有的时候并不固定，电场失量端点描绘的轨迹是圆，称圆极化波；若轨迹是椭圆，称之为椭圆极化波，椭圆极化波和圆极化波都有旋相性。不同频段的电磁波适合采用不同的极化方式进行传播，移动通信系统通常采用垂直极化，而广播系统通常采用水平极化，椭圆极化通常用于卫星通信。,任务1 基站天馈系统概况,天线的极化方式有单极化天线、双极化天线两种，其本质都是线极化方式。双极化天线是由彼此
8、正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的。双极化天线通常有水平垂直极化、+45和-45正交双极化两种，如图2-1-5所示。采用双极化天线，可以大大减少天下数目，简化工程安装。,任务1 基站天馈系统概况,图2-1-5水平垂直极化、+45和-45正交双极化,任务1 基站天馈系统概况,图2-1-6两种极化天线外观识别,两种极化天线外观识别，如图2-1-6所示：,4）天线波束宽度波束宽度包括水平半功率角与垂直半功率角。分别定义为在水平方向或垂直方向相对于最大辐射方向功率下降一半（3dB）的两点之间的波束宽度。常用的基站天线水平半功率角有360、210、120、90、65、60、45、 33等，垂直半功率
9、角有6.5、13、25、78等。,任务1 基站天馈系统概况,5）前后比前后比又称前后抑制比，是指天线在主瓣方向与后瓣方向信号辐射强度之比，如图2-1-7所示。前后比表明了天线对后瓣抑制的好坏。选用前后比低的天线，后瓣有可能产生越区覆盖，导致掉话。一般天线的前后比在1845dB之间。一般应优选前后比30以上的天线。对于密集市区要积极采用前后比大的天线。,图2-1-7主瓣与后瓣示意图,6）倾角天线的倾角是指电波的倾角，并不是天线振子的机械上的倾角。倾角主要反映天线接收的哪个高度角来的电波最强。通常天线的下倾方式有机械下倾、电子下倾两种方式。机械下倾是通过调节天线支架将天线压低到相应位置来设置下倾角
10、；而电子下倾是通过改变天线振子的相位来控制下倾角。当然在采用电子下倾角的同时可以结合机械下倾一起进行。电子下倾天线一般倾角固定，即我们通常所说的预置下倾。最新的技术是倾角可调的电子下倾天线，为区分前面的电子下倾天线，这种天线我们通常称作电调天线。对于定向天线可以通过机械方式调整倾角。全向天线是通过电子下倾来实现的。由于天线各方向的场强强度同时增大和减小，保证在改变倾角后天线方向图变化不大，是主瓣方向覆盖距离缩短，而整个方向图在服务区内减小覆盖面积，又不产生干扰。,任务1 基站天馈系统概况,7）电压驻波比（VSWR）驻波比（Voltage Standing Wave Rati）是表示天馈线与基站
11、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我，没有被全部辐射出去，产生了反射波，叠加生成驻波，其相邻电压最大值和最小值之比就是电压驻波比。电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。VSWR在移动通信蜂窝系统的基站天线中，其最大值应小于或等于1.5。,任务1 基站天馈系统概况,任务1 基站天馈系统概况,8）隔离度天线的隔离度指的是两根天线或者一根双极化天线的不相关性，如图2-1-8所示。隔离度参数合格才能保证同扇区天线分集接收的性能。对于多端口天线，如双极化天线、双频段双极化天线，收发共用时端口之间的隔离度一般应大于3
12、0dB。,任务1 基站天馈系统概况,图2-1-8 天线隔离度示意图,9）天线尺寸和重量目前运营商对天线尺寸、重量、外观上的要求越来越高，因此在选择天线时，不但要关心其技术性能指标，在满足各电气性能指标情况下，天线的外形应尽可能小，重量要尽可能轻。一般市区基站天线应该选择重量轻、尺寸小、外形美观的天线。智能天线面板的面积比常见传统天线大，并且还有 RRU 安装在天线旁，因此 TD-LTE 的扇区天线视觉冲击很明显，容易引起基站附近居民的注意或投诉。为了减小智能天线的使用可能对建设或维护增加的难度，特别在人口密集的市区，智能天线的美化变得非常重要。为了日后网络优化考虑，使用了美化罩的小区，必须保证
13、智能天线有垂直6度、水平30度的调整空间。,任务1 基站天馈系统概况,常用的智能天线美化外罩如图2-1-9所示。,任务1 基站天馈系统概况,图2-1-9 智能天线的几种美化外罩示例图片,10）天线输入接口基站天线的输入接口常采用7/16DIN-Female，射频连接可靠，为了避免生成氧化物或进入杂质，一般天线使用前，端口上应盖有保护盖。11）风载荷基站天线通常安装在楼顶或铁塔上，常年风速较大，尤其在沿海地区。虽然天线本身一般能承受强风，但强风区，要尽量选择表面积小的天线，否则，天线易损坏。除以上诸方面影响因素外，还应考虑天线设备的工作温度和湿度、基站天线所有射频输入端口均要求直流直接接地、对于
14、全向天线满足天线倒置安装要求，同时满足三防要求（三防是指：防潮、防烟雾、防霉菌）。,任务1 基站天馈系统概况,项目2 基站天馈系统介绍,任务5 天馈分析仪的操作使用,【学习目标】了解移动基站天线的基本分类掌握LTE基站天线的选型【知识要点】移动基站天线的基本分类LTE基站天线的选型,任务2 移动基站天线的分类与选型,2.2.1 移动基站天线的基本分类基站所用天线类型按辐射方向来分主要有：全向天线、定向天线。按极化方式来区分主要有：垂直极化天线（也叫单极化天线）、交叉极化天线（也叫双极化天线）。上述两种极化方式都为线极化方式。圆极化和椭圆极化天线一般不采用。按外形来区分主要有：鞭状天线、平板天线
15、、帽形天线等。移动网络类型不同，基站天线的选择也有不同的要求。在GSM，GPRS，EDGE，CDMA2000，WCDMA、LTE等系统中使用的宏基站天线按定向性可分为全向和定向两种基本类型，按极化方式又可分为单极化和双极化两种基本类型，按下倾角调整方式又可分为机械式和电调式两种基本类型。现在应用的基站天线除了智能天线有较大不同外，其他天线基本结构相差不大。,任务2 移动基站天线的分类与选型,1.全向天线全向天线是指天线的辐射在水平面上360均匀辐射，也就是平时所说的无方向性。在垂直面上表现为有一定宽度的波束。全向天线一般用在话务量极低的农村或郊外一些空旷的场合，一般采用全向11dBi天线。2.
16、定向单极化天线定向单极化天线在空间特定方向上比其它方向上能更有效地发射或者接收电磁波。单极化天线进行空间分集时，一个扇区需要安装两副天线，一副只用于发射，接收时两副同时工作。为保证分集接收效果，两幅天线在安装时需要平行且在同一平面上。定向单极化天线一般也应用在较空旷的区域，以保证空间分集接收获得良好的效果。,任务2 移动基站天线的分类与选型,3.定向双极化天线定向双极化天线内部采用正负45极化，有两个射频端口，实际使用时一端口用于接收和发送，另一端口仅接收，利用极化分集的原理，每个扇区只需布置一副双极化天线即可。城区建站的主要应用类型就是双极化天线，双极化天线在城区应用可以获得良好的极化分集效
17、果，且选址和安装简单。4.电调天线电调天线目前主要是指下倾角可以电子调节的天线。电调天线是利用安装于天线内部的移相器改变各辐射单元的相位从而实现下倾角的调节，天线本体在调节过程中并不发生任何位置上的变化，并且可实现塔下调节下倾角。这种电调天线在进行调整时可在近端（机房）通过相应的装置与天线的电调控制线相连进行调整，另外也可在远端进行遥控调整。目前用得比较多的是在近端进行调整。,任务2 移动基站天线的分类与选型,5.智能天线智能天线利用数字信号处理技术，采用了先进的波束切换技术和自适应空间数字处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高
18、效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。智能天线分为两大类：自适应阵列智能天线和多波束智能天线。自适应阵天线一般采用4-16天线阵元结构，阵元间距一般取半波长。阵元分布方式有直线型、圆环型和平面型。自适应天线是智能天线的主要类型，可以实现全向天线，完成用户信号接收和发送。自适应阵天线系统采用数字信号处理技术识别用户信号到达方向，并在此方向形成天线主波束。自适应阵天线根据用户信号的不同空间传播方向提供不同的空间信道，等同于信号有线传输的线缆，有效克服了干扰对系统的影响。,任务2 移动基站天线的分类与选型,多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区，每个波束的指向是固定的，波束宽度也随阵元数目
19、的确定而确定。随着用户在小区中的移动，基站选择不同的相应波束，使接受信号最强。因为用户信号并不一定在固定波束的中心处，当用户位于波束边缘，干扰信号位于波束中央时，接收效果最差，所以多波束天线不能实现信号最佳接收，一般只用作接收天线。但是与自适应阵天线相比，多波束天线具有结构简单、无需判定用户信号到达方向的优点。,任务2 移动基站天线的分类与选型,2.2.2 LTE基站天线的选型常见天线的应用场景如表2-2-1所示,任务2 移动基站天线的分类与选型,表2-2-1常见天线适用场合,在LTE中常见的室外天线主要有两种类型：双极化智能天线和两通道双极化天线，如图2-2-1所示。,任务2 移动基站天线的
20、分类与选型,图2-2-1 LTE中常见的室外天线,双极化智能天线,两通道双极化天线,常见室分天线类型有以下几种，如图2-2-2所示：,任务2 移动基站天线的分类与选型,室内吸顶天线,图2-2-2 常见天线类型,八木天线,定向扇区天线,室内壁挂天线,在LTE系统中，常见室分天线类型为室内双极化型天线，如图2-2-3所示。,任务2 移动基站天线的分类与选型,图2-2-3 LTE系统常见室内双极化型天线,室内双极化吸顶天线,室内双极化壁挂天线,在移动通信网络中，天线的选型是至关重要的，一般根据话务分布、服务区的覆盖、质量要求、地形等条件，综合整网覆盖、内外干扰情况、美观和环保等要求来选择天线。1.市
21、区基站天线选择市区环境中，基站分布较密，每个基站覆盖范围小，要尽量减少越区覆盖，减少基站间的干扰，提高频率复用率。天线选用原则：(1) 极化方式选择：由于市区基站站址选择困难，天线安装空间受限，建议选用双极化天线。(2) 方向图的选择：在市区主要考虑提高频率复用度，因此一般选用定向天线。,任务2 移动基站天线的分类与选型,(3) 半功率波束宽度的选择：为了能更好地控制小区的覆盖范围来抑制干扰，市区天线水平半功率波束宽度选60-65。在天线增益及水平半功率角度选定后，垂直半功率角也就定了。(4) 天线增益的选择：由于市区基站一般不要求大范围的覆盖距离，因此建议选用中等增益的天线。同时天线的体积和
22、重量可以变小，有利于安装和降低成本。根据目前天线型号，建议市区天线增益视基站疏密程度及城区建筑物结构等选用15-18dBi增益的天线。若市区内用作补盲的微蜂窝天线增益可选择更低的天线如10-12dBi的天线。,任务2 移动基站天线的分类与选型,(5) 预置下倾角及零点填充的选择：市区天线一般都要设置一定的下倾角，因此为增大以后的下倾角调整范围，可以选择具有固定电下倾角的天线（建议选3 -6）或电调天线。由于市区基站覆盖距离较小，零点填充特性可以不作要求。(6) 下倾方式选择：由于市区的天线倾角调整相对频繁，且有的天线需要设置较大的倾角，而机械下倾不利于干扰控制，所以在可能的情况下建议选用预置下
23、倾天线。条件成熟时可以选择电调天线。(7) 下倾角调整范围选择：要求天线支架的机械调节范围在0-15。推荐：半功率波束宽度65/中等增益/带固定电下倾角或可调电下倾 + 机械下倾的双极化天线。,任务2 移动基站天线的分类与选型,2.农村基站天线选择农村环境基站分布稀疏，话务量较小，覆盖要求广。有的地方周围只有一个基站，应结合基站周围需覆盖的区域来考虑天线的选型。一般情况下是希望在需要覆盖的地方能通过天线选型来得到更好的覆盖。天线选用原则：(1) 极化方式选择：从发射信号的角度，在较为空旷地方采用垂直极化天线比采用其他极化天线效果更好。从接收的角度，在空旷的地方由于信号的反射较少，信号的极化方向
24、改变不大，采用双极化天线进行极化分集接收时，分集增益不如空间分集。所以建议在农村建议选用垂直单极化天线。,任务2 移动基站天线的分类与选型,(2) 方向图选择：如果要求基站覆盖周围的区域，且没有明显的方向性，基站周围话务分布比较分散，此时建议采用全向基站覆盖。需要特别指出的是：这里的广覆盖并不是指覆盖距离远，而是指覆盖的面积大而且没有明显的方向性。同时需要注意的是：全向基站由于增益小，覆盖距离不如定向基站远。同时全向天线在安装时要注意塔体对覆盖的影响，并且天线一定要与地平面保持垂直。如果运营商对基站的覆盖距离有更远的覆盖要求，则需要用定向天线来实现。一般情况下，应当采用水平面半波束宽度为90、
25、120的定向天线；在某些基站周围需要覆盖的区域呈现很明显的形状，可选择地形匹配波束天线进行覆盖。(3) 天线增益的选择：视覆盖要求选择天线增益，建议在农村地区选择较高增益（16-18dBi）的定向天线或11dBi的全向天线。,任务2 移动基站天线的分类与选型,(4) 预置下倾角及零点填充的选择：由于预置下倾角会影响到基站的覆盖能力，所以在农村这种以覆盖为主的地方建议选用不带预置下倾角的天线。但天线挂高在50米以上且近端有覆盖要求时，可以优先选用零点填充（大于15%）的天线来避免塔下黑问题。(5) 下倾方式的选择：在农村地区对天线的下倾调整不多，其下倾角的调整范围及特性要求不高，建议只采用机械下
26、倾方式。(6) 对于定向站型推荐选择：半功率波束宽度90/中、高增益/单极化空间分集，或90双极化天线，主要采用机械下倾角/零点填充大于15% 。(7) 对于全向站型推荐：零点填充的天线；若覆盖距离不要求很远且天线很高，可以采用电下倾（3或5）。天线相对主要覆盖区挂高不大于50m时，可以使用普通天线。另外，对全向站还可以考虑双发天线配置以减小塔体对覆盖的影响。此时需要通过功分器把发射信号分配到两个天线上。,任务2 移动基站天线的分类与选型,3.郊区基站天线选择郊区的应用环境介于城区与农村之间，基站数量不少，频率复用较为紧密，这时覆盖与干扰控制在天线选型时都要考虑。而有的地方可能更接近农村地方，
27、覆盖成为重要因素。因此在天线选型方面可以视实际情况参考城区及农村的天线选型原则。在郊区，情况差别比较大。可以根据需要的覆盖面积来估计大概需要的天线类型。天线选用原则：(1) 根据情况选择水平面半功率波束宽度为65度的天线或选择半功率波束宽度为90度的天线。当周围的基站比较少时，应该优先采用水平面半功率波束宽度为90度的天线。若周围基站分布很密，则其天线选择原则参考城区基站的天线选择。若周围基站较很少，且将来扩容潜力不大，则可参考农村的天线选择原则。,任务2 移动基站天线的分类与选型,(2) 考虑到将来的平滑升级，所以一般不建议采用全向站型。(3) 是否采用预置下倾角应根据具体情况来定。即使采用
28、下倾角，一般下倾角也比较小。推荐选择：半功率波束宽度90度/中、高增益的天线，可以用电调下倾角，也可以是机械下倾角。4.公路覆盖基站天线选择公路覆盖环境下话务量低、用户高速移动、此时重点解决的是覆盖问题。而公路覆盖与大中城市或平原农村的覆盖有着较大区别，一般来说它要实现的是带状覆盖，故公路的覆盖多采用双向小区；在穿过城镇，旅游点的地区也综合采用三向、全向小区；再就是强调广覆盖，要结合站址及站型的选择来决定采用的天线类型。,任务2 移动基站天线的分类与选型,不同的公路环境差别很大，一般来说有较为平直的公路，如高速公路、铁路、国道、省道等等，推荐在公路旁建站，采用S1/1/1、或S1/1站型，配以
29、高增益定向天线实现覆盖。有蜿蜒起伏的公路如盘山公路、县级自建的山区公路等等。得结合在公路附近的乡村覆盖，选择高处建站。站型得灵活配置，可能会用到全向加定向等特殊站型。不同的路段环境差别也很大，如高速公路与铁路所经过的地形往往复杂多变，有平原、高山、树林、隧道等，还要穿过乡村和城镇，所以对其无线网络的规划及天线选型时一定要在充分勘查的基础上具体对待各段公路，灵活规划。在初始规划进行天线选型时，应尽量选择覆盖距离广的高增益天线进行广覆盖，在覆盖不到的盲区路段可选用增益较低的天线进行补盲。,任务2 移动基站天线的分类与选型,天线选型原则：(1) 方向图的选择：在以覆盖铁路、公路沿线为目标的基站，可以
30、采用窄波束高增益的定向天线。可根据布站点的道路局部地形起伏和拐弯等因素来灵活选择天线形式。如果覆盖目标为公路及周围零星分布的村庄，可以考虑采用全向天线或变形全向天线，如八字形或心形天线。纯公路覆盖时根据公路方向选择合适站址采用高增益（14dBi）8字型天线（O2/O1），或考虑S0.5/0.5 的配置，最好具有零点填充；对于高速公路一侧有小村镇，用户不多时，可以采用210 220变形全向天线。(2) 极化方式选择：从发射信号的角度，在较为空旷地方采用垂直极化天线比采用其他极化天线效果更好。从接收的角度，在空旷的地方由于信号的反射较少，信号的极化方向改变不大，采用双极化天线进行极化分集接收时，分
31、集增益不如空间分集。所以建议在进行公路覆盖时选用垂直单极化天线。,任务2 移动基站天线的分类与选型,(3) 天线增益的选择，若不是用来补盲，定向天线增益可选17dBi22dBi的天线。全向天线的增益选择11dBi。若是用来补盲，则可根据需要选择增益较低的天线。(4) 预置下倾角及零点填充的选择：由于预置下倾角会影响到基站的覆盖能力，所以在公路这种以覆盖为主的地方建议选用不带预置下倾角的天线。在50米以上且近端有覆盖要求时，可以优先选用零点填充（大于15%）的天线来解决塔下黑问题。(5) 下倾方式的选择：公路覆盖一般不打下倾。对天线的下倾调整不多，其下倾角的调整范围及特性要求不高，建议选用价格较
32、便宜的机械下倾天线。(6) 前后比：由于公路覆盖大多数用户都是快速移动用户，所以为保证切换的正常进行，定向天线的前后比不宜太高，否则可能会由于两定向小区交叠深度太小而导致切换不及时造成掉话的情况。,任务2 移动基站天线的分类与选型,对于高速公路和铁路覆盖，建议优先选择“8”字形天线或S0.5/0.5 配置，以减少高速移动用户接近/离开基站附近时的切换。5.山区覆盖基站天线选择在偏远的丘陵山区，山体阻挡严重，电波的传播衰落较大，覆盖难度大。通常为广覆盖，在基站很广的覆盖半径内分布零散用户，话务量较小。基站或建在山顶上、山腰间、山脚下、或山区里的合适位置。需要区分不同的用户分布、地形特点来进行基站
33、选址、选型、选择天线。,任务2 移动基站天线的分类与选型,天线选型原则：(1)方向图的选择：视基站的位置、站型及周边覆盖需求来决定方向图的选择，可以选择全向天线，也可以选择定向天线。对于建在山上的基站，若需要覆盖的地方位置相对较低，则应选择垂直半功率角较大的方向图，更好地满足垂直方向的覆盖要求。(2) 天线增益选择：视需覆盖的区域的远近选择中等天线增益，全向天线（911dBi），定向天线（1518dBi）。(3) 预置下倾与零点填充选择：在山上建站，需覆盖的地方在山下时，要选用具有零点填充或预置下倾角的天线。对于预置下倾角的大小视基站与需覆盖地方的相对高度作出选择，相对高度越大预置下倾角也就应
34、选择更大一些的天线。,任务2 移动基站天线的分类与选型,6.近海覆盖基站天线选择对近海的海面进行覆盖时，覆盖距离将主要受三个方面的限制，即地球球面曲率、无线传播衰减、TA值的限制。考虑到地球球面曲率的影响。因此对海面进行覆盖的基站天线一般架设得很高，超过100米。天线选型原则：(1) 方向图的选择：由于在近海覆盖中，面向海平面与背向海平面的应用环境完全不同，因此在进行近海覆盖时不选择全向天线，而是根据周边的覆盖需求选择定向天线。一般垂直半功率角可选择小一些的。(2) 天线增益的选择，由于覆盖距离很大，在选择天线增益时一般选择高增益（16dBi以上）的天线。,任务2 移动基站天线的分类与选型,(
35、3) 从发射信号的角度，在较为空旷地方采用垂直极化天线比采用其它极化天线效果更好。从接收的角度，在空旷的地方由于信号的反射较少，信号的极化方向改变不大，采用双极化天线进行极化分集接收时，分集增益不如空间分集。所以建议在进行近海覆盖时选用垂直单极化天线。(4) 预置下倾与零点填充选择，在进行海面覆盖时，由于要考虑地球球面曲率的影响，所以一般天线架设得很高，会超过100米，因此在近端容易形成盲区。因此建议选择具有零点填充或预置下倾角的天线，考虑到覆盖距离要优先选用具有零点填充的天线。,任务2 移动基站天线的分类与选型,7.室内覆盖基站天线选择关于室内覆盖，通常是建设室内分布系统，将基站的信号通过有
36、线方式直接引入到室内的每一个区域，再通过小型天线将基站信号发送出去，从而达到消除室内覆盖盲区，抑制干扰，为室内的移动通信用户提供一稳定、可靠的信号供其使用。室内分布系统主要由三部分组成：信号源设备（微蜂窝、宏蜂窝基站或室内直放站）；室内布线及其相关设备（同轴电缆、光缆、泄漏电缆、电端机、光端机等）；干线放大器、功分器、耦合器、室内天线等设备。,任务2 移动基站天线的分类与选型,室内天线选型原则：根据分布式系统的设计，考察天线的可安装性来决定采用哪种类型的天线，泄漏电缆不需要天线。室内分布式系统常用到的天线单元有：(1) 室内吸顶天线单元(2) 室内壁挂天线单元(3) 杯状吸顶单元：超小尺寸，适
37、用于小电梯内部、小包间内嵌入式的吸顶小灯泡内部等多种安装受限的应用场合。(4) 板状天线单元：有不同的大小尺寸，可用于电梯行道内、隧道、地铁、走廊等不同场合的应用。这些天线的尺寸很小，便于安装与美观。增益一般也很低，可依据覆盖要求选择全向及定向天线。由于室内布线施工费用高，因此包括天线在内的室内分布天线系统要尽量采用宽频段或多频段设备。,任务2 移动基站天线的分类与选型,8.隧道覆盖基站天线选择一般隧道外部的基站不能对隧道进行良好覆盖，必须针对具体的隧道规划站址及选择天线。这种应用环境下话务量不大，也不会存在干扰控制的问题，主要是天线的选择及安装问题，在很多种情况下大天线可能会由于安装受限而不
38、能采用。对不同长度的隧道，基站及天线的选择有很大的差别。另外还要注意到隧道内的天线安装调整维护十分困难。在隧道里面安装大天线不可能。一般遵循的选型原则：(1)方向图选择：隧道覆盖方向性明显，所以一般选择定向天线，并且可以采用窄波束天线进行覆盖。(2) 极化方式选择：考虑到天线的安装及隧道内壁对信号的反射作用，建议选择双极化天线。,任务2 移动基站天线的分类与选型,(3) 天线增益选择：对于公路隧道长度不超过2km的，可以选择低增益（1012dBi）的天线。对于更长一些隧道，也可采用很高增益（22dBi）的窄波束天线进行覆盖，不过此时要充分考虑大天线的可安装性。(4) 天线尺寸大小的选择：这在隧
39、道覆盖中很关键，针对每个隧道设计专门的覆盖方案，充分考虑天线的可安装性，尽量选用尺寸较小便于安装的天线。(5) 除了采用常用的平板天线、八木天线进行隧道覆盖外，也可常用分布式天线系统对隧道进行覆盖，如采用泄漏电缆、同轴电缆、光纤分布式系统等；特别是针对铁路隧道，安装天线分布式系统将会受到很大的限制。这时可考虑采用泄漏电缆等其他方式进行隧道覆盖。,任务2 移动基站天线的分类与选型,(6) 前后比：由于隧道覆盖大多数用户都是快速移动用户，所以为保证切换的正常进行，定向天线的前后比不宜太高，否则可能会由于两定向小区交叠深度太小而导致切换不及时造成掉话的情况。(7) 适合于隧道覆盖的最新天线是环形天线
40、，该种天线对铁路隧道可以提供性价比更好的覆盖方案。该天线的原理、技术指标仍有待研究。推荐选择1012dB的八木/对数周期/平板天线安装在隧道口内侧对2km以下的公路隧道进行覆盖。,任务2 移动基站天线的分类与选型,项目2 基站天馈系统介绍,任务5 天馈分析仪的操作使用,【学习目标】了解通信传输线的基本知识。了解移动通信用馈线、接头及无源器件。【知识要点】通信传输线的基本知识。移动通信用馈线、接头及无源器件。,任务3 移动通信用馈线及接头,2.3.1通信传输线的基本知识1.各类传输线的特点我们假设传输线是均匀的，且不弯曲的，无限长，无损耗的情况下，我们分析各类传输线的特点：（1）平行双线平行双线
41、是微波传输线的最一般形式。在较低的频率上使用这种开放的系统是可以的，但是当频率很高，即当信号波长与双导体线截面尺寸以及双线间距离可比拟时，双线的辐射损耗急剧增加，传输效果明显变差，因此真正用于微波段的传输线多为封闭系统。特点：成本低，安装方便，多用于电视接收机上的馈线，工作频率低。,任务3 移动通信用馈线及接头,（2）同轴线同轴线是一种应用非常广泛的双线传输线，最大优点是外导线圆筒可以完善的屏蔽周围电磁场对同轴线本身的干扰和同轴线本身传送信号向周围空间的泄漏。同时，由于其导电面积比双线传输线大得多，因此降低了导体的热损耗。但当工作频率升高时，同轴线横向尺寸要相应减小，内导体损耗增加，传输的功率
42、也受到限制。特点：抗干扰，损耗低，工作频带宽，工作频率较高。（3）金属波导波导是微波传输线的一种典型类型，它已不再是普通电路意义上的传输线。虽然电磁波在波导中的传播特性仍然符合传输线的概念和规律，但是深入研究导行电磁波在波导中的存在模式及条件、横向分布规律等问题，必须从场的角度根据电磁场基本方程来分析研究。常用的金属波导有矩形波导和圆形波导。特点：损耗小，功率容量大，工作频带窄，工作频率高。,任务3 移动通信用馈线及接头,（4）微带线受晶体管印刷电路制作技术影响，提出并实现了这种半开放式结构的传输线。特点：体积小，重量轻，工作频带宽，缺点是损耗大，功率容量小，用于小功率传输系统。2.所传输电磁
43、波的模式（波型）（1）TEM波（横电磁波）：在传播方向上没有电场和磁场的分量，即电磁场完全分布在横截面内。（平行双线、同轴线）（2）TM波（横磁波/E波/电波）：在传播方向上只有电场分量而无磁场分量，即磁场完全分布在横截面内。（3）TE波（横电波/M波/磁波）：在传播方向上只有磁场分量而无电场分量，即电场完全分布在横截面内。,任务3 移动通信用馈线及接头,对于一个传输系统来说，不管电磁场分布多么复杂，我们都可以把它看成是用几个甚至很多个上述模式的适当辐度和相位组合的结果。因此传输系统中可能存在的模式不会超出以上三种类型。当然，在条件合适的情况下，传输系统中有可能只存在一种具体的模式，这时场分布
44、情况就比较简单。导行电磁波的传输形态受导体或介质边界条件的约束，边界条件和边界形状决定了导行波的电磁场分布规律、存在条件以及传播特性。,任务3 移动通信用馈线及接头,图2-3-1几种常见波导结构,2.3.2馈线1.馈线的定义及分类天馈系统是无线网络中关键的部分，包含天线和与之相连传输信号的馈线和无源器件。馈线是通信用的电缆，一般用于基站设备中的BTS连接天线用。,任务3 移动通信用馈线及接头,图2-3-2 典型馈线的外观,我们常用的馈线一般分为8D、1/2 普馈、1/2超柔、7/8、7/16 、13/8和泄漏电缆（13/8，5/4 ）。其中，8D、1/2超柔，主要用作跳线；室内分布中信号传输一
45、般使用1/2和7/8馈线，7/8基站上用的多，13/8偶尔会在大型场所作为主干用。泄漏电缆一般在隧道等用的多。移动通信馈线主要采用1/2英寸馈线和7/8英寸馈线，它们的相关应用参数如表2-3-1所示：2.馈线结构（同轴电缆）,任务3 移动通信用馈线及接头,图2-3-3 馈线结构示意图,任务3 移动通信用馈线及接头,表2-3-1 移动通信馈线,2.3.3馈线接头和转换头的种类1.馈线接头馈线与设备以及不同类型线缆之间一般采用可拆卸的射频连接器（接头）进行连接。常见的接头有以下几种：（1）DIN 型DIN 型接头常用于宏基站射频输出口，适用的频率范围为0-11GHz，。（2）N 型适用的频率范围为
46、0-11GHz，用于中小功率的具有螺纹连接机构的同轴电缆连接。这是室内分布中应用最为广泛的一种接头，具备良好的力学性能，可以配合大部分的馈线使用。,任务3 移动通信用馈线及接头,（3）BNC/TNC 接头BNC接头：适用的频率范围为0-4GHz，是用于低功率的具有卡口连接机构的同轴电缆接头。这种接头可以快速连接和分离，具有连接可靠、抗振性好、连接和分离方便等特点，适合频繁连接和分离的场合，广泛应用于无线电设备和测试仪表中连接同轴射频电缆。TNC接头：是BNC接头的变形，采用螺纹连接机构，用于无线电设备和测试仪表中连接同轴电缆。其适用的频率范围为0-11GHz。(4)SMA 接头适用的频率范围为
47、0-18GHz，是超小型的、适合半硬或者柔软射频同轴电缆的连接，具有尺寸小、性能优越、可靠性高、使用寿命长等特点。但是超小型的接头在工程中容易被损坏，适合要求高性能的微波应用场合，如微波设备的内部连接。,任务3 移动通信用馈线及接头,(5)反型接头通常是一对：公头采用内螺纹联接，母头采用外螺纹联接，但有些接头与之相反，即公头采用外螺纹联接，母头采用内螺纹联接，这些都统称为反型连接器。例如某些WLAN的AP设备的外接天线接口就采用了反型SMA头。举例如图2-3-4所示，7/16型接头系列产品专门为移动通信系统室外基站设计，具有使用功率大、功耗低、工作电压高以及良好的防水性能等特点，能适合各种环境
48、下的使用，安装方便，链接可靠。如图2-3-5所示，N型连接器是一种具有螺纹连接结构的中大功率连接器，抗震性强、可靠性高、电气性能优良等特点，广泛应用于振动和恶劣环境条件下的无线电设备以及移动通信室内覆盖系统和室外基站中。,任务3 移动通信用馈线及接头,任务3 移动通信用馈线及接头,图2-3-4 7/16型接头系列,图2-3-5 N型接头系列,2.转换头（转接器）我们常用的1/2馈线头即为N型J头，又称N-J头而室分中常用的7/8头为DIN-NJ头，即接馈线端为DIN大小、输出端为NJ头的馈线头应该是1/2DIN型公头，分开说的，前面说馈线端，后面N和DIN说头，DIN头是用来接基站的，耦合基站
49、的时候用；N头是室分的。根据线径来，又分公母头，公头和母头的识别方法如图2-3-6所示，主要有J、K、N、D等，室内分布中还会用到SMA，就是基站和光纤设备上经常看到的小的黄颜色的那种。,任务3 移动通信用馈线及接头,图2-3-6 公头和母头的识别方法,常见的型号如表2-3-2所示。,任务3 移动通信用馈线及接头,表2-3-2 常见连接器型号,8D馈线接地用圆柱形N-50KK直通头进行馈线接地，即将8D馈线截断，馈线截断端线头分别制作N-J8C接头，中间用N-50KK直通头串接，再用喉箍把地线铜蕊线固定在直通头上。(1)主机/分机、天线、耦合器、功分器接口为N-K座，馈线为N-J头；(2)馈线
50、接头与主机/分机、天线、耦合器连接口连接时，距离馈线接头必须保持50mm长的馈线为直出，方可转弯；(3)馈线接头与主机/分机、天线、耦合器连接口连接时，必须可靠，接头进丝顺畅，不要死扭。馈线转弯半径：7/8馈线大于120mm，1/2馈线大于70mm，8D馈线大于50mm；（注：J 公头；K 母头），天线的接头形式（N型公头/母头、7/16 DIN 头），另外，光纤上用的接头俗称法兰。,任务3 移动通信用馈线及接头,2.3.4天馈系统无源器件天馈系统常用的无源器件主要有：功分器、耦合器、无源合路器、电桥等。（1）功分器：进行功率分配的器件。有二功分、三功分、四功分等，如图2-3-7所示。,任务3
