WCDMA天线原理及选型1

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1、Internal WCA天线原理及选型天线原理及选型Page 1l天线在无线通信系统中起着重要的作用。WCDMA中各种场景下天线的选型会直接影响到网络的性能。Page 2参考资料lW-天馈设计指导书lW-专题指导书 天线选型lW-城区天线选型lW-山区与农村天线选型lW-高速公路天线选型Page 3l学习完此课程，您将会：掌握天线的作用、基本原理、常见分类、主要技术指标，从而指导如何进行典型场景下的天线选型。同时了解实际项目中天线选择的工作流程Page 4第一章第一章 天线原理天线原理第二章第二章 天线分类天线分类第三章第三章 天线主要指标天线主要指标第四章第四章 天线选型原则及流程天线选型原

2、则及流程第五章第五章 天线新技术天线新技术Page 5第一章第一章 天线原理天线原理1.1天线的作用天线的作用1.2天线工作原理天线工作原理1.3天线工作带宽天线工作带宽1.4天线极化天线极化Page 61.1天线作用l把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间l收集无线电波并产生电信号Page 7天线的位置和作用基站天馈系统示意图防雷保护器防雷保护器主馈线（主馈线（7/8“）馈线卡馈线卡走线架走线架接地装置接地装置接头密封件接头密封件绝缘密封胶带，绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带绝缘胶带天线调节支架天线调节支架板状天线板状天线抱杆（抱杆（ 50114mm）室外跳线室外跳线室内超柔跳线室内超柔

3、跳线馈线过线窗馈线过线窗基站基站天线的作用：天线的作用：将馈管中的高频电磁能转成为自由空间的电磁波；反之将自由空间中的电磁波转化为馈管中的高频电磁能。Page 8第一章第一章 天线原理天线原理1.1天线的作用天线的作用1.2天线工作原理天线工作原理1.3天线工作带宽天线工作带宽1.4天线极化天线极化Page 91.2天线工作原理l导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关；l当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加， 因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。Page 101.2天线工作原理l两臂长度相等的振子叫做对称

4、振子l每臂长度为四分之一波长，称为半波振子l全长与波长相等的振子，称为全波对称振子l将振子折合起来的，称为折合振子1/2波长波长波长波长1/4波长波长1/4波长波长1/2波长波长Page 111.2天线工作原理单 元 振 子馈 电 网 络馈 电 网 络天 线 接 头天 线 接 头单 元 振 子馈 电 网 络定 向 天 线全 向 天 线Page 12第一章第一章 天线原理天线原理1.1天线的作用天线的作用1.2天线工作原理天线工作原理1.3天线工作带宽天线工作带宽1.4天线极化天线极化Page 131.3天线工作带宽l无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围内工作的。通常，工作在中心

5、频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减小，据此可定义天线的频率带宽。l天线工作带宽有几种不同的定义：一种是指天线增益下降3dB时的频带宽度；一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度; l在移动通信系统中天线工作带宽是按后一种定义的。具体的说，就是当天线的输入驻波比1.5时，天线的工作带宽。Page 14第一章天线原理第一章天线原理1.1天线的作用天线的作用1.2天线工作原理天线工作原理1.3天线工作带宽天线工作带宽1.4天线极化天线极化Page 151.4天线极化l天线的极化方向：天线辐射的电磁场的电场方向电场方向垂直极化垂直极化水平极化水平极化+ 45度倾斜的极化

6、度倾斜的极化- 45度倾斜的极化度倾斜的极化Page 16双极化天线l两个天线为一个整体l传输两个独立的波V/H (垂直垂直/水平水平)倾斜倾斜 (+/- 45)Page 17极化损失l当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生3dB的极化损失，即只能接收到来波的一半能量； l当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时，接收天线也就完全接收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。Page 18极化隔离l隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种极化中出现的比例1000

7、mW (即即1W)1mW在这种情况下的隔离为在这种情况下的隔离为10log(1000mW/1mW) = 30dBPage 19问题l天线的作用是什么？天线的阻抗带宽怎么定义的?l双极化天线实际是两个天线吗？l为什么用线极化天线接收圆极化波会有3dB损失？Page 20第一章第一章 天线原理天线原理第二章第二章 天线分类天线分类第三章第三章 天线主要指标天线主要指标第四章第四章 天线选型原则及流程天线选型原则及流程第五章第五章 天线新技术天线新技术Page 21第二章第二章 天线分类天线分类2.1按辐射方向划分按辐射方向划分2.2按外形划分按外形划分2.3按极化方式划分按极化方式划分Page 2

8、22.1按辐射方向划分定向天线定向天线全向天线全向天线Page 232.2按外形划分板状天线板状天线帽形天线帽形天线鞭状天线鞭状天线面状天线面状天线Page 242.3按极化方式划分垂直极化全向天线垂直极化全向天线垂直极化定向天线垂直极化定向天线双极化天线双极化天线Page 25问题l根据定向天线的安装，怎样得出它的辐射方向？Page 26第一章第一章 天线原理天线原理第二章第二章 天线分类天线分类第三章第三章 天线主要指标天线主要指标第四章第四章 天线选型原则及流程天线选型原则及流程第五章第五章 天线新技术天线新技术Page 27第三章第三章 天线主要指标天线主要指标3.1天线电气指标天线电

9、气指标3.2天线机械指标天线机械指标Page 28天线主要电气指标Page 29天线增益l增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线在在最大辐射方向最大辐射方向与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方之比，即功率之比。l增益一般与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。Page 30dBd 和 dBi的区别一个单一对称振子具有面包圈形一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射的方向图辐射对称振子的增益为对称振子的增益为2.15dB一个天线与对称振子相比较的增一个天线与对称振子相比较的增益用益用“dBd”表示表示一个天线与各向同性辐射器相比一个天线与各向同性辐射器相比较的增

10、益用较的增益用“dBi”表示表示例如例如: 3dBd = 5.15dBiPage 31天线方向图l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。用辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为相位方向图。l在移动通信工程中，通常用功率方向图来表示，分为水平方向图和垂直方向图。Page 32天线方向图对称半波振子方向图对称半波振子方向图顶视顶视侧视侧视定向天线方向图定向天线方向图全向天线方向图全向天线方向图Page 33天线其它电气指标Page 34前后比l方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。前后比越大，表示天线的定向接收性能就越好。后向功率后向

11、功率前向功率前向功率以以dB表示的前后比表示的前后比 = 10 log 典型值为典型值为 25dB 左右左右 (前向功率前向功率) (反向功率反向功率)Page 35波束宽度l在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称 为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。工程上一般用工程上一般用3dB波瓣宽度波瓣宽度。方位即水平面方向图方位即水平面方向图120 (eg)峰值峰值 - 10dB点点 - 10dB点点10dB 波束宽度波束宽度60 (eg)峰值峰值 - 3dB点点 - 3dB点点3dB