1、MOBI Antenna Technologies (SHENZHEN) Co., Ltd.基站天線基礎理論基站天線基礎理論B B l la ah h blahbl ahb la h一一. . 天線概念天線概念將傳輸線中的高頻電磁能轉成為自由空間的電磁波將傳輸線中的高頻電磁能轉成為自由空間的電磁波將自由空間中的電磁波轉化為傳輸線中的高頻電磁能將自由空間中的電磁波轉化為傳輸線中的高頻電磁能什么是天線什么是天線?傳輸線演變為天線傳輸線演變為天線1/4 Wavelength1/4 Wavelength1/2 WavelengthDipole 波長與頻率的關系波長與頻率的關系 1800MHz ：166

2、mm 900MHz ：333mm 公式：公式：300/f(G) mm半波振子半波振子半波振子上的場分布半波振子上的場分布 . 無線電波無線電波 什么叫無線電波？無線電波是一種能量傳輸形式，在傳什么叫無線電波？無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向。者又都垂直于傳播方向。2.2.自由空間中的電磁波自由空間中的電磁波電場電場電場電場電場電場振子振子電波傳輸方向電波傳輸方向磁場磁場磁場磁場電磁波的傳播電磁波的傳播 可用式可用式 / 表示。表示。 式中，為速度，單位為米式中，為速度，單位為米/

3、秒；秒； 為頻率，單位為赫茲；為頻率，單位為赫茲；為波長，單位為米。為波長，單位為米。 由上述關系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質由上述關系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質中傳播時，速度是不同的，因此波長也不一樣。中傳播時，速度是不同的，因此波長也不一樣。 我們通常使用的聚四氟乙烯型絕緣同軸射頻電纜其相對介電我們通常使用的聚四氟乙烯型絕緣同軸射頻電纜其相對介電常數常數約為約為2.1，因此，因此，/1.44 ，/1.44 。波長波長無線電波的波長、頻率無線電波的波長、頻率和傳播速度的關系和傳播速度的關系 無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規律而變化的，這種現象稱為無線

4、電波的極化。無線電波的電場方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場方向與地面平行，則稱它為水平極化波。無線電波的極化無線電波的極化V/H (Vertical/Horizontal)Slant (+/- 45) 天線饋電點兩端感應的信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。 輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會減少從天線進入饋線的有效信號功率。因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。Cable 50 ohmsAntenna 50 ohms 反射波幅度反射波幅度 。 反射系數反射系數 入射波幅度入射波幅度 。 駐

5、波波腹電壓與波節電壓幅度之比稱為駐波系數，也叫電壓駐波比駐波波腹電壓與波節電壓幅度之比稱為駐波系數，也叫電壓駐波比(VSWR) 駐波波腹電壓幅度最大值駐波波腹電壓幅度最大值max （1+） VSWR 駐波波節電壓輻度最小值駐波波節電壓輻度最小值min （1-） 終端負載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數越小，駐波系數越接近于，匹配也終端負載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數越小，駐波系數越接近于，匹配也就越好。就越好。 當饋線和天線匹配時，高頻能量全部被負載吸收，饋線上只有入射波，沒有反射波。饋線上傳輸的是行波，饋線上各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點的阻抗都等于它的特性阻抗。 而當天線和饋線不匹配時

6、，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時，負載就不能全部將饋線上傳輸的高頻能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來形成反射波。 9.5 W80 ohms50 ohms朝前朝前: 10W前往前往: 0.5W這里的回波損耗為這里的回波損耗為 10log(0.5/10) = -13dB 由此可算出回波損耗：由此可算出回波損耗：RL10lg(10/0.5)=13dB 功率反射系數：功率反射系數： 20.5/100.05 電壓反射系數電壓反射系數 0.2238 駐波比定義為駐波比定義為 VSWR=(1+)/(1- )1.57由上面的定義可導出電壓反射系數和回波損耗的關系由上面的定義可導出電壓

7、反射系數和回波損耗的關系 RL=-20lg 電壓反射系數和駐波比電壓反射系數和駐波比VSWR的關系的關系 =(VSWR-1)/(VSWR+1) 工程上如何控制、選擇駐波比工程上如何控制、選擇駐波比 VSWR1 VSWR1時，說明輸進天線的功率有一部分被時，說明輸進天線的功率有一部分被反射回來，從而降低了天線的輻射功率反射回來，從而降低了天線的輻射功率 7/8“ 7/8“電纜損耗電纜損耗5dB/100m5dB/100m，是在，是在VSWR=1VSWR=1全全匹配情況下測的；有了反射功率，就增大了能匹配情況下測的；有了反射功率，就增大了能量損耗，從而降低了饋線向天線的輸入功率量損耗，從而降低了饋線

8、向天線的輸入功率 VSWR VSWR越大，反射越大，匹配越差。那么，越大，反射越大，匹配越差。那么，駐波比差，到底有哪些壞處？在工程上可以接受駐波比差，到底有哪些壞處？在工程上可以接受的駐波比是多少？一個適當的駐波比指標是要在的駐波比是多少？一個適當的駐波比指標是要在損失能量的數量與制造成本之間進行折中權衡的損失能量的數量與制造成本之間進行折中權衡的。 VSWR反射功率百分比增大饋線損耗(dB)（50米饋線加跳線約2.5dB自然損耗）與完全匹配(VSWR=1)相比減小的輻射功率(dB)減小輻射功率百分比3.06.025%(1.25dB)0.92.1540%2.09.511%(0.5dB)0.3

9、60.8618%1.811.08%(0.36dB)0.310.6714%1.514.04%(0.17dB)0.190.368%1.415.52.8%(0.12dB)0.090.214.7%1.317.51.7%(0.07dB)0.060.132.9%1.221.00.8%(0.03dB)0.040.071.1% 對于多端口天線，端口隔離度是衡量各個端口之間互耦的重要指標，理論上要求各端口是獨立的即無互耦的，工程實際中要求隔離度大于30dB10log(1000mW/1mW) = 30dB1000mW ( 1W)1mW端口隔離度端口隔離度互調是指非線性射頻線路中，兩個或多個頻率混合后所產生的噪音信

10、號。具有兩個載波信號的互調失真頻率實例頻率A及B上的載波，產生如下互調信號：1階： A，B2階： （A+B），（A-B）3階： （2AB），（2B A）4階： （3AB），（3B A），（2A2B）5階： （4AB），（4B A），（3A2B），（3B 2A）互調失真如何影響系統的性能？ 較高功率的發射信號通常會混合產生互調信號，最后進入接收波段。 而基站天線接收的信號通常功率較低。 如果互調信號與實際的接收信號具有相近或較高的功率，系統會誤把互調信號視為真實信號。無源互調無源互調913MHz,936MHz,959MHz,982MHz理想點源理想點源2.15dB半波振子半波振子天線增益天線增益

11、例：例：1個個 dipole 接收功率：接收功率：1mW多個多個 dipole組陣組陣接收功率：接收功率：4 mWGain= 10log(4mW/1mW) = 6dBd 天線的方向圖特性包括：水平面/垂直面3dB波束寬度、前后比、交叉極化、下旁瓣零點填充和上旁瓣抑制、下傾角天線方向圖天線方向圖 一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益越高。當旁瓣一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益越高。當旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示HEidBG5050223200010.log)( 天線增益與波束寬度的關系天線增益與波束寬度的關系前向功率前向

12、功率后向功率后向功率F/B = 10 log typically ： 25dB (前向功率前向功率)（后向功率（后向功率)前后比前后比交叉極化比交叉極化比意義：提高分集接收效果一般要求：10dB，120范圍內交叉極化比交叉極化比 為了減少對臨近小區的干擾必須抑制上旁瓣電平，一般要求為15dB旁瓣抑制旁瓣抑制下傾角方式：機械下傾、固定電下傾、可調電下傾、遙控電下傾角方式：機械下傾、固定電下傾、可調電下傾、遙控電下傾下傾 10 電子下傾電子下傾10機械下傾機械下傾6 電子下傾電子下傾+ 4機械下傾機械下傾下傾角下傾角0sin2d電調天線原理電調天線原理10電子下傾電子下傾10機械下傾機械下傾減少選

13、型數量、降低投資管理成本站點無需停機、無需攀爬站塔，即可調節傾角根據話務量快速調節小區覆蓋范圍降低站點維護成本與機械下傾角比較，減少覆蓋區域變形電調天線優點電調天線優點電調天線配件電調天線配件RCUElectrical AntennaRCUElectrical AntennaRCUElectrical Antenna基站設備饋線控制電纜控制電纜控制電纜天線防雷裝置控制天線防雷裝置CCURCUElectrical AntennaRCUElectrical AntennaRCUElectrical Antenna基站設備饋線控制電纜控制電纜天線防雷裝置控制信號功分器控制信號防雷裝置CCURCUEl

14、ectrical AntennaRCUElectrical AntennaRCUElectrical Antenna基站設備饋線控制線控制線天線防雷裝置基站T型頭天線T型頭CCU電調天線RCURCU電調天線RCURCU電調天線RCURCU基站設備天線防雷裝置控制信號防雷CCUGSM900饋線控制電纜控制線基站中斷智能T型頭控制器r網絡管理中心遙控網絡管理協議以太網GSM1800WCDMAGSM900/GSM1800/WCDMA2100三頻電調天線GSM900GSM1800WCDMA2100couplercouplerdiplexerdiplexer驅動器TMARCUAntennaRCUAnte

15、nnaRCUAntennaJumperAISG CableRRURCU AntennaAntennaAntennaFeederSmart Bias TSmart Bias TJumperRCURCUBTS基站天線產品發展趨勢基站天線產品發展趨勢6988068248964B Band3F Band96079079887017102170230027002600 BandMF Band3BL Band2B Band3BH Band18MHz18MHz30MHz30MHz25MHz25MHz45MHz45MHz60MHz60MHz12MHz700MHzCellularGSM1800UMTS2100P

16、CSWIMAX/LTE6988088208498698941710175518501910193019902110217023002700移動通信系統的頻譜分布移動通信系統的頻譜分布MBMF-65-18DE10Freq(MHz)1710-19201920-23002300-2700Gain(dB)1717.518Polar454545HBW（）686563VBW（）7.56.55.5USS（dB）151515F/B Ratio（dB）252525VSWR1.51.51.5Isolation（dB）303030PIM3（dBc）-150-150-150Dimensions（mm）1330*168

17、*105Weight（kg）6GSM1800PCS1900UMTS2100WIMAX2300LTE26001710-2700MHz 1710-2700MHz 超寬帶天線超寬帶天線滿足多系統共站的建設需求，節約站址資源減少配置型號數量，降低管理成本遠程遙控調節電子下傾角，降低運營成本電子下傾角獨立可調，便于網絡規劃、優化基于AISG協議，與多個品牌系統設備兼容寬頻多系統電調天線寬頻多系統電調天線MB3BH/MF-65-17/18DE10/8Freq(MHz)790-896824-9601710-19201920-23002300-2700Gain(dB)16.51717.217.618Polar

18、4545454545HBW（）6765686563VBW（）8.587.56.55.5USS（dB）1515151515F/B Ratio（dB）2525252525VSWR1.51.51.51.51.5Isolation（dB）3030303030PIM3（dBc）-150-150-150-150-150Dimensions（mm）2100*380*156Weight（kg）25CDMA800GSM900GSM1800PCS1900UMTS2100WIMAX2300LTE2600雙頻寬帶天線雙頻寬帶天線單頻天線多頻天線共站解決方案共站解決方案900MHzBTS1800MHzBTS806-96

19、0MHz/1710-2170MHz增益增益:14/17, 16/17, 17/18 dBi可選）可選）型號型號.:4 /2(內置合路器內置合路器)900MHzBTS806-960-45806-960+451710-2170-451710-2170+45806-960-451710-2170-45806-960-45806-960+451.雙頻共站解決方案雙頻共站解決方案;2. 下傾角獨立可調下傾角獨立可調 t;3. 降低建站成本；降低建站成本；4. 優化網絡利用優化網絡利用多頻天線共站方案多頻天線共站方案雙頻天線900MHzBTS1800MHzBTS三頻天線900MHzBTS1800MHzBT

20、S2100MHzBTS870-960-451710-1880-451710-1880+451920-2170+45870-960+451920-2170-45870-960-451920-2170-451710-1880-45870-960-451920-2170-451710-1880-45共站解決方案共站解決方案1. 雙系統共站解決方案雙系統共站解決方案;2. 下傾角獨立可調下傾角獨立可調;3. 降低建站成本；降低建站成本；4. 優化網絡利用優化網絡利用806-960MHz/1710-2170MHz/1710-2170MHz增益：增益：14/17/17, 16/17/17, 17/18/1

21、8 dBi可可選）選）型號型號.:6 /4內置合路器內置合路器)多頻天線共站方案多頻天線共站方案智能天線系統由硬件部分智能天線系統由硬件部分-天線陣列和軟件部分天線陣列和軟件部分-算法組成；算法組成；智能天線系統通過波束合成、智能天線系統通過波束合成、MIMO等技術實現提高傳輸速率、降低干擾、等技術實現提高傳輸速率、降低干擾、提高系統可靠性等目的；提高系統可靠性等目的；天線陣列是智能天線算法的物理載體，其結構由算法決定；天線陣列是智能天線算法的物理載體，其結構由算法決定；智能天線智能天線 MIMO: Improved Spectra Efficiency Higher SNR Low InterferenceDOA & Beam-forming: Improved Gain Lower Output Power Low Interference智能天線關鍵技術智能天線關鍵技術智能天線智能天線扇區分裂電調天線扇區分裂電調天線MB3F-PSA4-19DE10頻率1710-2170增益19極化45水平波束寬度（）33*2下傾角調節范圍（）0-10上旁瓣抑制（dB）16前后比（dB）30駐波比1.4通過將傳統基站天線的主波束分裂為兩通過將傳統基站天線的主波束分裂為兩個個33度的主波束，提高系統容量。度的主波束，提高系統容量。高旁瓣抑制電調天線