天线原理及应用概要Word文档下载推荐.docx
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传输线对称振子Antenna&
1.1天线基本概念-半波振子根据C(光速)=f(频率)×
λ(波长)得出波长与频率成反比频率越低,波长越长,天线越大波长1/4波长1/2波长1/4波长1/2波长半波振子半波振子是天线的基本辐射单元Antenna&
1.1天线基本概念-半波振子方向图象一个“汽车轮胎”水平面H面垂直面E面立体图水平面波束宽度=360º
垂直面波束宽度=78º
1.1天线基本概念-增益、方向图和天线尺寸之关系将“轮胎”压扁,信号就越集中,增益就越高,天线尺寸就越大。
1.1天线基本概念-增益、方向图和天线尺寸之关系天线增益的几个要点:
天线是无源器件,不能产生能量。
天线增益只是将能量有效集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。
天线的增益由振子叠加而产生。
增益越高,天线长度越长。
天线增益越高,方向性越好,能量越集中,波瓣越窄。
1.2天线辐射参数辐射参数:
主瓣;
副瓣;
半功率波束宽度;
前后比;
交叉极化鉴别率;
增益;
上旁瓣抑制;
下零点填充;
波束下倾角;
1.2天线辐射参数-极化无线电波振动的平面称为它的极化面垂直方式水平方式+45斜角-45斜角Antenna&
1.2天线辐射参数-极化•即一个单元中有两个天线•两个天线中的波是相互独立的V/H(垂直/水平斜角(+/-45°
1.2天线辐射参数-前后比前后比是指扇形天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比后向功率前向功率前后比(dB=10log前向功率后向功率,典型值约为25dB目的是尽可能减少后向辐射功率Antenna&
1.2天线辐射参数-旁瓣抑制、零点填充、波束下倾角上旁瓣(dB下旁瓣(dBAntenna&
1.2天线辐射参数-交叉极化比Antenna&
1.3天线电路参数电路参数:
驻波比,隔离度,无源交调驻波比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。
1.3天线电路参数-隔离度隔离度是某一极化接收到的另一极化信号的比例。
该例子中,隔离度为:
10log(1000mW/1mW=30dB1000mW(即1W1mWAntenna&
1.3天线电路参数-无源交调无源交调(PIM):
当两个频率f1和f2输入到天线,由于非线性效应,天线辐射的信号除频率f1和f2外,还包括有其他频率,如2f1-f2和2f2-f1(3阶等。
天线互调是指当两个或多个发射频率信号经过天线时,由于天线的非线性而引起的与原信号频率及倍频有和差关系、并落在接收频带内的射频信号。
这些信号电平足够大时,就会造成系统性能下降。
1.4天线一体化设计理念三维电磁辐射边界一体化设计;
天线阵列与馈电网络一体化设计;
辐射单元模块一体化设计;
辐射参数一体化设计;
电气性能与机械性能一体化设计;
电气性能与制造容差一体化设计;
电气性能与工艺要求一体化设计。
我们已将这7个一体化设计理念写入“蜂窝移动通信射频工程”一书中,人民邮电出版社Antenna&
1.4天线一体化设计理念
¾
三维电磁辐射边界一体化:
在天线阵列理论中,通常假定金属反射板尺寸为无限大,设计的重点集中在天线辐射单元及其周期性结构上。
对于移动通信基站天线,由于反射板的尺寸有限并受到约束,其对方向图辐射指标的影响与天线辐射单元的地位同等重要。
因此,必须将包含天线辐射单元和反射板在内的所有三维电磁辐射边界作为一个整体,进行一体化的电磁仿真优化设计,以求获得最佳的辐射参数指标。
Subsystems
三维电磁辐射边界一体化-仿真案例
三维电磁辐射边界一体化-设计案例
天线阵列与馈电网络一体化:
阵列天线辐射单元与馈电网络互联。
由于阵列天线辐射单元之间存在互耦,导致馈电网络预先设计的电流幅度和相位分布产生畸变,从而引起馈电网络的失配和VSWR的恶化。
同时馈电网络所采取的实现形式不同、布局不同、在反射板正面或反面的位置的不同;
以及馈电激励方式的不同,都会带来寄生的辐射、泄漏、有害的表面波等等。
这些足以导致前后比、交叉极化、隔离度、方向图零点填充、副瓣抑制等指标的变化。
因此必须将天线阵列与馈电网络作为一个整体,统一进行优化设计。
线阵列与馈电网络一体化-设计案例
辐射单元模块一体化:
对于±
45º
双极化基站天线来说,每一个辐射单元模块包含两个相互正交的极化单元,两个极化的相互作用必定影响其交叉极化特性和隔离度特性,因此将辐射单元模块采用一体化设计方案,可以提升整体的辐射指标性能。
设计案例
辐射参数的一体化-设计案例
电气性能与机械性能的一体化:
京信通信基站天线电气指标的设计首先是在机械尺寸限定的条件下进行。
以天线罩为例:
理论上的设计是考虑罩体的材料特性εr、tgδ、厚度、形状以及与天线阵列的相对定位等,综合优化其穿透特性和反射特性。
现在,我们是兼顾电气性能与机械性能上的结构尺寸、体积、强度等指标,首先在结构上对天线罩进行限定,得到最薄的厚度和最小的轮廓尺寸,然后将非金属的天线罩作为辐射边界条件的一部分,调整和优化整个辐射边界条件,平衡设计电气和机械性能指标。
电气性能与机械性能的一体化-设计案例
外罩采用优质复合PVC材料及流线型设计;
天线底部设有防水沿;
长接头,易施工;
单扳手操作。
1.4天线一体化设计理念电气性能与制造容差的一体化:
加工公差与装配公差总是存在,并且在一定范围内允许。
我们的每一产品型号都经过大量的容差统计分析和优化设计,由此确定出最佳三维电磁边界,可以获得稳定和变化度微小的电气性能指标。
设计案例Antenna&
1.4天线一体化设计理念电气性能与工艺要求的一体化:
基站天线在工艺上有整套严格的规范要求,比如良好的防雷接地方式、不同金属之间的互连方式、金属与非金属之间的互连方式、金属的焊接方式、电镀方式等等。
经验积累下的这些规范要求保证了基站天线获得优良的无源三阶互调指标,以及保证了所有电气性能指标的一致性、可靠性、安全性更加良好。
这得益于我们贯穿在工艺要求之下的电气指标一体化设计。
目录2天线的选型与应用2.1、市区天线的选用2.2、郊区天线的选用2.3、农村天线选用2.4、交通沿线天线的选用Antenna&
基站天线虽然在整个天馈系统中仅占经费比例的2%左右,但它对网络指标所占的影响几乎是50~60%。
而且,通过天线的选择与调整对网络质量进行优化,也是在实际网优工作中简单但收效最大的方法。
根据地形和话务量的分布可以把天线使用环境大致分为4类:
1、市区3、农村2、郊区4、交通沿线天馈系统占2%基站主设备机房设备Antenna&
2.1市区天线的选用市区人口密集,建筑物多且楼层较高,为减少干扰,应选用水平半功率角65度的天线。
这样的天线所构成的辐射方向图接近于理想的三叶草型蜂窝结构,与现网适配性较好,有助于控制越区切换。
同时由于城区基站天线安装空间往往有限,所以选用双极化天线比较切合实际。
根据城市内话务量的多少,可以参照以下标准采用天线:
对于话务量高度密集的地区,基站间距离大约在300~500米时,采用增益在15dBi左右,内置电下倾角大约6度或9度左右的天线。
2.1市区天线的选用
对于话务量中等密
集的地区,基站间距离
大于500米,采用增益
在17到18dBi左右,内
置电下倾角大约在6度
左右的天线。
对于低话务量区,由于基站间距离可能更大一些,采用增益在18dBi左右,内置电下倾角大约3°
案例
基站安装在市区,主瓣方向为顺时针310度
90o半功率角65o半功率角
2.2郊区天线的选用
在城郊结合部位,话务量不大,相对高楼大厦也很少,电磁环境比较好,可以选用垂直极化天线,采用空间分集技术。
天线类型可选择
65°
或90°
,增益在17到18dBi左右的基站天线。
实测郊区
基站低噪
2.3农村天线的选用如果基站周围各方向上都没有明显阻挡,话务需求较小,预期覆盖范围也较小,可以选用全向天线。
全向基站则可以选用11dBi的全向天线。
2.3农村天线的选用案例在市区采用全向天线得到的结果Antenna&
2.4交通沿线天线的选用铁路、国道、高速公路等道路地区,如果覆盖目标仅为高速公路或铁路等交通干线,可以选择一些波瓣宽度为30度左右的高增益天线。
由于主瓣宽度较小,增益通常都在18dBi以上。
目录3警示录3.1、产品问题3.2、竞争对手攻击问题3.3、产品应用问题Antenna&
总体介绍1、产品问题:
本身设计不合理、生产问题、供应商原料问题等;
2、被竞争对手恶意攻击:
主要表现为在做对比测试时显示我公司天线的覆盖效果明显不如竞争对手。
3、产品应用问题:
产品选型不当,周围环境影响及问题定位不清。
3.1产品问题
电调天线控制线接反问题
问题说明:
现场接装电调控制系统时发现电调控制线的接口与室内控制单元CCU不匹配,无法连接。
原因查找:
现场人员排查发现,天线说明书上给出的RCU连接方式有误,以致工程人员按错误的方式进行连接,导致了问题的发生。
如图所示,拉到塔下与CCU连接的电调控制线的公头端与RCU进行了连接,留下的母头端就无法与CCU的母头接口进行连接。
RCU防水问题
运营商对我司外置电调天线驱动电机的防水存在质疑,要求对驱动电机RCU做浸泡和淋水试验。
经过试验,防水效果不理想。
经过试验,发现研发样机和批量生产
的RCU其防水程度存在一定差异,究其原
因,发现样机和生产线产品上下端盖所涂
防水硅胶不一致:
研发样机的上下端盖缝
隙用防水硅胶完全涂满再压紧,而生产线
产品上下端盖所涂防水硅胶不均匀,一旦
有水压的情况下,可缓慢渗水进去。
天线驻波比高问题
据分公司反馈,我司所供的一批基站天线出现大量天线驻波比高的问题。
我司技术人员赶到现场,对存在问题的天线进行了驻波比测试、现场问题查找和分析,情况总结如下:
仓库内存在问题的天线主要有两个来源:
1、工程队在施工现场退回来的天线。
2、工程队在仓库内测试发现有问题的天线。
上述问题天线,进行了现场的测试和分析,将测试情况分为了以下几种情况:
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- 天线 原理 应用 概要