基站天線原理阻抗第一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五一.天線概念將傳輸線中的高頻電磁能轉(zhuǎn)成為自由空間的電磁波將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線中的高頻電磁能什么是天線?第二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五天線可視為一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)天線等效電路第三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五傳輸線演變?yōu)樘炀€第四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān).如由于兩導(dǎo)線的距離很近，且兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消，因而輻射很微弱。如果將兩導(dǎo)線張開，這時(shí)由于兩導(dǎo)線的電流方向相同，由兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，因而輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度L遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線的電流很小，輻射很微弱.

當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。2.天線輻射電磁波的基本原理第五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五一個(gè)1/2波長(zhǎng)的對(duì)稱振子

在

800MHz約200mm長(zhǎng)

400MHz約400mm長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)波長(zhǎng)

兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)。全長(zhǎng)與波長(zhǎng)相等的振子，稱為全波對(duì)稱振子。將振子折合起來的，稱為折合振子。對(duì)稱振子第六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五半波振子上的場(chǎng)分布第七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)振子電波傳輸方向磁場(chǎng)磁場(chǎng)電磁波的傳播第八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

１.無線電波什么叫無線電波？無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳播方向。2.自由空間中的電磁波第九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無線電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用Ｃ＝３０００００公里／秒表示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：Ｖε`＝Ｃ/√ε，式中ε為傳播媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)?？諝獾南鄬?duì)介電常數(shù)與真空的相對(duì)介電常數(shù)很接近，略大于１。

因此，無線電波在空氣中的傳播速度略小于光速，通常我們就認(rèn)為它等于光速。無線電波有點(diǎn)象一個(gè)池塘上的波紋，在傳播時(shí)波會(huì)減弱。第十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

可用式λ＝Ｖ/ｆ表示。式中，Ｖ為速度，單位為米/秒；ｆ為頻率，單位為赫茲；λ為波長(zhǎng)，單位為米。由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質(zhì)中傳播時(shí)，速度是不同的，因此波長(zhǎng)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(duì)介電常數(shù)ε約為2.1，因此，Ｖε≈Ｃ/1.44，λε≈λ/1.44

。波長(zhǎng)無線電波的波長(zhǎng)、頻率和傳播速度的關(guān)系第十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

無線電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場(chǎng)方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)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(chǎng)方向與地面平行，則稱它為水平極化波。3.無線電波的極化第十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五4.天線主要技術(shù)指標(biāo)傳輸特性指標(biāo)

駐波系數(shù)、頻帶寬度、隔離度、三階互調(diào)、功率容量輻射特性（方向圖）指標(biāo)

增益、極化、波瓣寬度、前后輻射比、上旁瓣抑制、零值填充

下傾角機(jī)械特性指標(biāo)

接頭型式、天線罩質(zhì)材、尺寸、重量、風(fēng)荷、適應(yīng)環(huán)境第十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五5.關(guān)于傳輸線的幾個(gè)基本概念連接天線和發(fā)射（或接收）機(jī)輸出（或輸入）端的導(dǎo)線稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號(hào)能量。因此它應(yīng)能發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，將天線接收的信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號(hào)。這樣，就要求傳輸線必須屏蔽或平衡。

第十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

傳輸線的特性阻抗

無限長(zhǎng)傳輸線上各點(diǎn)電壓與電流的比值等于特性阻抗，用符號(hào)Ｚ。表示。同軸電纜的特性阻抗Ｚ。＝〔138/√εr〕×log(D/d)歐姆。通常Ｚ。=50歐姆/或75歐姆式中，D為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑；

d為其芯線外徑；

εr為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。由上式不難看出，饋線特性阻抗與導(dǎo)體直徑、導(dǎo)體間距和導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，與饋線長(zhǎng)短、工作頻率以及饋線終端所接負(fù)載阻抗大小無關(guān)。第十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五6.天線的輸入阻抗

天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號(hào)電壓與信號(hào)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(huì)減少從天線進(jìn)入饋線的有效信號(hào)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。輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長(zhǎng)有關(guān)，基本半波振子，即由中間對(duì)稱饋電的半波長(zhǎng)導(dǎo)線，其輸入阻抗為（73.1＋ｊ42.5）歐姆。當(dāng)把振子長(zhǎng)度縮短３％～５％時(shí)，就可以消除其中的電抗分量，使天線的輸入阻抗為純電阻，即使半波振子的輸入阻抗為73.1歐（標(biāo)稱75歐）。第十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

Antenna

天線等效圖第十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

在不匹配的情況下,饋線上同時(shí)存在入射波和反射波。兩者疊加，在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相減為最小，形成波節(jié)。其它各點(diǎn)的振幅則介于波幅與波節(jié)之間。這種合成波稱為駐波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。

反射波幅度

（Ｚ－Ｚ。）

反射系數(shù)Γ＝─────＝───────

入射波幅度

（Ｚ＋Ｚ。）

駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比(VSWR)

駐波波腹電壓幅度最大值Ｖmax（1+Γ）

駐波系數(shù)Ｓ＝──────────────＝────

駐波波節(jié)電壓輻度最小值Ｖmin（1-Γ）

終端負(fù)載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數(shù)越小，駐波系數(shù)越接近于１，匹配也就越好。7.反射系數(shù)、駐波系數(shù)第十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

當(dāng)饋線和天線匹配時(shí)，高頻能量全部被負(fù)載吸收，饋線上只有入射波，沒有反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁?，饋線上各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗。

而當(dāng)天線和饋線不匹配時(shí)，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時(shí)，負(fù)載就不能全部將饋線上傳輸?shù)母哳l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。

9.5W80

ohms50ohms朝前:10W返回:0.5W這里的反射損耗為10log(10/0.5)=13dB反射(回波)損耗第十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

駐波比、反射損耗和反射系數(shù)第二十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的，通常工作在中心頻率時(shí)天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。有幾種不同的定義：一種是指天線增益下降三分貝時(shí)的頻帶寬度；一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說，就是當(dāng)天線的輸入駐波比≤1.4時(shí)，天線的工作帶寬。8.天線帶寬第二十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五在850MHz1/2波長(zhǎng)振子最佳在890MHz天線振子在820MHz當(dāng)天線的工作波長(zhǎng)不是最佳時(shí)天線性能要下降在天線工作頻帶內(nèi),天線性能下降不多,仍然是可以接受的。在820MHz1/2波長(zhǎng)為~180mm,在890MHz為~170mm175mm對(duì)~850MHz將是最佳的該天線的頻帶寬度=890-820=70MHz第二十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五隔離代表饋送到一種極化的信號(hào)在另外一種極化中出現(xiàn)的比例

1000mW(即1W)1mW在這種情況下的隔離為10log(1000mW/1mW)=30dB9.隔離度(極化隔離)第二十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五垂直極化水平極化+45度傾斜的極化

天線輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向就是天線的極化方向-45度傾斜的極化10.天線的極化第二十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

兩個(gè)天線為一個(gè)整體，傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波V/H(垂直/水平)傾斜(+/-45°)雙極化天線第二十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五垂直線極化（Linear,vertical）45雙線極化（duallinear45slant）天線極化種類第二十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

圓極化波

如果電波在傳播過程中電場(chǎng)的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波。旋轉(zhuǎn)過程中，如果電場(chǎng)的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波。垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收；水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收；右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收；而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來接收。當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生３分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；

第二十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

極化損失

當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生３分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；當(dāng)接收天線的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來波的極化方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線也就完全接收不到來波的能量，這時(shí)稱來波與接收天線極化是隔離的。

第二十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五三階互調(diào)（ThirdOrderIntermodulation）IMD@243dBmf1,f2,2f1-f2,2f2-f1

913MHz,936MHz,959MHz,982MHz11.三階互調(diào)第二十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五互調(diào)是指非線性射頻線路中，兩個(gè)或多個(gè)頻率混合后所產(chǎn)生的噪音信號(hào)?；フ{(diào)產(chǎn)生的本來并不存在“錯(cuò)誤”信號(hào)，此信號(hào)會(huì)被系統(tǒng)誤認(rèn)為是真實(shí)的信號(hào)?；フ{(diào)可由有源元件（無線電設(shè)備、二極管）或無源元件（電纜、接頭、天線、濾波器）引起。具有兩個(gè)載波信號(hào)的互調(diào)失真頻率實(shí)例頻率A及B上的載波，產(chǎn)生如下互調(diào)信號(hào)：1階：A，B2階：（A+B），（A-B）3階：（2A±B），（2B±A）4階：（3A±B），（3B±A），（2A±2B）5階：（4A±B），（4B±A），（3A±2B），（3B±2A）互調(diào)失真如何影響系統(tǒng)的性能？較高功率的發(fā)射信號(hào)通常會(huì)混合產(chǎn)生互調(diào)信號(hào)，最后進(jìn)入接收波段。而基站天線接收的信號(hào)通常功率較低。如果互調(diào)信號(hào)與實(shí)際的接收信號(hào)具有相近或較高的功率，系統(tǒng)會(huì)誤把互調(diào)信號(hào)視為真實(shí)信號(hào)?；フ{(diào)的定義第三十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五GSM系統(tǒng)實(shí)例：三階互調(diào)失真信號(hào)（A=935MHz，B=960MHz)2A-B=1870-960=910MHz2B-A=1920-935=985MHzA及B代表GSM發(fā)射頻率2A-B進(jìn)入GSM接收波段，帶來問題。五階互調(diào)失真信號(hào)（A=935MHz，B=954MHz在中國移動(dòng)GSM的下行頻段內(nèi)）

3A-2B=2805-1908=897MHz（在中國移動(dòng)GSM上行頻段內(nèi)）互調(diào)失真如何影響系統(tǒng)的性能？在系統(tǒng)將互調(diào)信號(hào)視為真實(shí)的接收信號(hào)的情況下，將帶來如下問題：信號(hào)丟失、虛假信道繁忙、語音質(zhì)量下降、系統(tǒng)容量受限這意味著：銷售利潤(rùn)減少雖然大部分移動(dòng)用戶可以容忍語音質(zhì)量下降，但信號(hào)丟失及信道繁忙常常都會(huì)令用戶不滿?；フ{(diào)是如何產(chǎn)生的？構(gòu)件材料因?yàn)榇艤年P(guān)系，鐵質(zhì)材料是屬非線性的，材料不純，電鍍問題，接觸區(qū)域/電流密度觸點(diǎn)壓力第三十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示.

方向圖可用來說明天線在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。

12.天線輻射的方向性第三十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五頂視側(cè)視

在地平面上，為了把信號(hào)集中到所需要的地方，要求把“面包圈”壓成扁平的天線輻射方向圖一個(gè)單一的對(duì)稱振子具有“面包圈”形的方向圖第三十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五在這兒增益=10log(4mW/1mW)=6dBd

更加集中的信號(hào)對(duì)稱振子組陣能夠控制輻射能構(gòu)成“扁平的面包圈”第三十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

在我們的“扇形覆蓋天線”中，反射面把功率聚焦到一個(gè)方向進(jìn)一步提高了增益。這里,“扇形覆蓋天線”與單個(gè)對(duì)稱振子相比的增益為10log(8mW/1mW)=9dBd“扇形覆蓋天線”

“全向陣”

(頂視)天線定向輻射的原理

反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線第三十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。

增益的定義13.天線的增益第三十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五一個(gè)單一對(duì)稱振子具有面包圈形的方向圖輻射

一個(gè)各向同性的輻射器在所有方向具有相同的輻射一個(gè)天線與對(duì)稱振子相比較的增益用“dBd”表示一個(gè)天線與各向同性輻射器相比較的增益用“dBi”表示例如:3dBd=5.15dBi2.15dB對(duì)稱振子的增益為2.15dBdBd

和dBi的區(qū)別第三十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

90180360半功率波瓣寬度半波振子帶反射板的半波振子帶反射板的兩個(gè)半波振子以半波振子為參考的增益0dBd3dBd6dBd理論輻射圖板狀天線增益與水平波瓣寬度第三十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

全向天線增益與垂直波瓣寬度第三十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五方位即水平面方向圖120°(eg)峰值-10dB點(diǎn)-10dB點(diǎn)10dB波束寬度60°(eg)峰值-3dB點(diǎn)-3dB點(diǎn)3dB波束寬度15°(eg)PeakPeak-3dBPeak-3dB32°(eg)PeakPeak-10dBPeak-10dB俯仰面即垂直面方向圖

在方向圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強(qiáng)。14.波束寬度第四十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

15.方向圖旁瓣顯示上旁瓣抑制下旁瓣抑制第四十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五16.零值填充第四十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向接收性能就好?；景氩ㄕ褡犹炀€的前后比為１，所以對(duì)來自振子前后的相同信號(hào)電波具有相同的接收能力。前向功率后向功率以dB表示的前后比=10log

典型值為25dB左右目的是有一個(gè)盡可能小的反向功率(前向功率)(反向功率)17.前后輻射比第四十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益越高。當(dāng)旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示反射面天線，則由于有效照射效率因素的影響，故

18.天線增益與方向圖的關(guān)系第四十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五無下傾機(jī)械下傾固定電下傾可調(diào)電下傾遙控可調(diào)電下傾集中網(wǎng)管控制電下傾下傾天線種類第四十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五不下傾電調(diào)下傾機(jī)械下傾輻射方向圖變化第四十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五電調(diào)下傾與機(jī)械下傾第四十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五電下傾的產(chǎn)生無下傾時(shí)在饋電網(wǎng)絡(luò)中路徑長(zhǎng)度相等有下傾時(shí)在饋電網(wǎng)絡(luò)中路徑長(zhǎng)度不相等第四十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五如何實(shí)現(xiàn)可變電下傾第四十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

電波除了直接傳播外，遇到障礙物，例如，山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物，還會(huì)產(chǎn)生反射。因此，到達(dá)接收天線的超短波不僅有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象就叫多徑傳輸。

由于多途徑傳播使得信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)分布相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)很大；也由于多徑傳輸?shù)挠绊?，?huì)使電波的極化方向發(fā)生變化，因此，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)減弱。另外，不同的障礙物對(duì)電波的反射能力也不同。例如：鋼筋水泥建筑物對(duì)超短波的反射能力比磚墻強(qiáng)。我們應(yīng)盡量避免多徑傳輸效應(yīng)的影響。同時(shí)可采取空間分集或極化分集的措施加以對(duì)應(yīng)。20.電波的多徑傳播第五十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五多徑傳播與反射第五十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

移動(dòng)通信信號(hào)(特別是在城市里)包含有直射波和許多反射波，反射波的波幅，相位和極性都有所不同，因此即使在較短的距離總信號(hào)也有所波動(dòng)。同時(shí)還存在上行鏈路和下行鏈路不對(duì)稱情況：上行鏈路（手機(jī)）有限功率和小型天線；下行鏈路（基站）高功率和高增益天線，這些都造成基站天線接收信號(hào)起伏很大。改善的方法是分集接收。分集接收第五十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五用分集接收改善信號(hào)電平第五十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

分集原理基于基站用兩組接收天線可以收到兩組不同的獨(dú)立信號(hào)，為避免信號(hào)零點(diǎn)，可同時(shí)考慮兩個(gè)信號(hào)而選其中一個(gè)較高的，從而改善平均的信號(hào)強(qiáng)度，得到分集增益。分集接收分空間分集和極化分集。常用的分集原理有：組合選擇：選擇兩個(gè)信號(hào)中較強(qiáng)的，可達(dá)到3-4dB得分集增益。等增益合并：將兩個(gè)信號(hào)相加，利用匹配相位來優(yōu)化組合，可達(dá)到4-6dB得分集增益。最大信噪比合并：比較信號(hào)的信噪比，在調(diào)節(jié)波幅的大小，可達(dá)到6-7dB得分集增益。分集原理第五十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

圖20為空間分集的典型形式，在每個(gè)扇區(qū)安裝三條方向性天線，天線間的分集距離為12-15λ。

其特點(diǎn)為：有良好的分集增益，但需要較大的空間間隔；需要昂貴的支撐結(jié)構(gòu)。在天線后面加雙工器可以減少天線的數(shù)目，每個(gè)扇區(qū)只需兩面天線，但天線的分集距離不能減少。圖22天線空間分集的安裝

分集距離RX1ARX1BTX1RX3ARX2ARX3BRX2BTX2TX3空間分集第五十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

極化分集是采用兩組極化正交的天線進(jìn)行分集接收，由于兩個(gè)天線的極化是正交的，所以不需要很大的分集距離，甚至可將兩個(gè)天線安裝在同一個(gè)天線罩內(nèi)，大小與一個(gè)天線相同。常用的極化分集天線有：水平與垂直極化分集和交叉極化分集（見圖5）。由于水平與垂直極化分集存在兩大缺點(diǎn)，即發(fā)射天線不能采用水平極化和只有在城市里才有良好分集增益，而交叉極化天線克服了上述缺點(diǎn)，所以交叉極化天線日益成為主流天線。極化分集的優(yōu)點(diǎn)是：只需3根交叉極化天線就能代替以往6-9條天線的基站設(shè)計(jì)，極有效的減小了發(fā)射基站的體積，以很小的間距安裝任何可能的端口組合（包括三扇區(qū)天線）都能有非常好的隔離度（>30dB）。極化分集第五十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五PT(dB)=PR(dB)+20log4πR(m)/λmin(m)-GT(dBi)-GR(dBi)+Lc(dB)+L0(dB)

式中Lc是基站發(fā)射天線的饋線損耗

L0是傳播途中的電波損耗在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)最后一項(xiàng)電波傳播損耗L0要留有足夠的余量，一般電波傳播損耗與傳播途中自然條件有關(guān)如經(jīng)過樹林和土木建筑時(shí)有10~15dB損耗、經(jīng)過鋼筋水泥墻時(shí)約有25~30dB損耗,對(duì)于800MHz、900MHz、的CDMA和GSM、通常認(rèn)為手機(jī)的接收門限-104dBm,而實(shí)際接收的信號(hào)應(yīng)高出10dB左右才能保證手機(jī)收到的信號(hào)達(dá)到要求得信噪比、實(shí)際上，為了保持良好的通信往往按接收功率約-70dBm來計(jì)算。通信方程式第五十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五發(fā)射功率為PT=20w=43dBm接收功率為PR=-70dBm饋線損耗為L(zhǎng)c=2.4dB(約60米長(zhǎng)饋線）手機(jī)接收天線增益Gr=1.5dBi工作波長(zhǎng)λ=33.333cm(f0=900MHz)上述通信方程變?yōu)椋?3dBm-(-70dBm)+GT+1.5dBm=32dB+20logR(m)+2.4dB+L0可得出:80.1dB+GT(dBi)=20logR(m)+L0當(dāng)GT(dBi)〉20logR(m)-80.1dB+L0時(shí)可認(rèn)為能保持系統(tǒng)良好通信設(shè)基站有如下常數(shù)覆蓋估算第五十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五如果基站采用全向天線GT=11dBi,收發(fā)天線距離R=1000m

帶入上式得L0<31.1dB時(shí)在1公里距離內(nèi)能保持良好的通信在上述同樣損耗條件下，如果發(fā)射天線增益GT=17dBi即提高6dBi則通信距離可增加一倍R=2km另外如果在上述計(jì)算中，保持GT=11dB不變，而是L0減少20dB，則R可增加10倍，即R=10km,而傳播損耗與周圍的自然條件密切相關(guān)，在城區(qū)高層建筑高而密集，傳播損耗大、在郊區(qū)農(nóng)村、房屋低而稀疏傳播損耗小，因此即使通信系統(tǒng)的設(shè)置完全相同、由于使用環(huán)境的不同也會(huì)使覆蓋的功率有不同的結(jié)果，從而影響通信效果所以在選擇基站天線時(shí)，必須根據(jù)應(yīng)用環(huán)境來選擇不同類型、不同規(guī)格的基站天線第五十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五S’’40mS’S18o由于天線的垂直波束如圖所示，在前面的計(jì)算中，我們所給GT值實(shí)際上是在波束的主軸線上的值。由于基站天線均架設(shè)于高塔上，這樣為保證處于地面上的接收者有足夠的功率覆蓋，天線就必須傾斜，具體傾斜角度由塔高和用戶與基站的距離d來決定。由天線垂直方向圖也可看出，當(dāng)?shù)孛嫔纤幍奈恢谜锰幱诓ㄊ牧阒迭c(diǎn)照射后則出現(xiàn)了塔下黑的現(xiàn)象，解決塔下黑的方法最好是采用零值填充天線，其次通過使波束下傾也可緩解塔下黑的區(qū)域。第六十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五基站覆蓋大致分為四大類型：話務(wù)高密集市區(qū)、縣城城鎮(zhèn)地區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)、鐵路或公路沿線及鄉(xiāng)鎮(zhèn)。話務(wù)高密集市區(qū)根據(jù)天線高度、基站距離，可由下式計(jì)算出天線傾角公式：α＝arctg[h/(r/2)]

（式中α為波束傾角h為天線高度，r為站間距離）

（1）對(duì)話務(wù)量高密集區(qū)，基站間距離300-500米，計(jì)算得出α大約在10°～19°之間。采用水平半功率瓣寬65°、+45°雙極化、0~13°電調(diào)天線，再加上機(jī)械可變0~10°的傾角，可以保證方向圖水平半功率寬度在主瓣下傾10°～19°內(nèi)無變化。經(jīng)使用證明完全可滿足對(duì)高密集市區(qū)覆蓋且不干擾的要求?；咎炀€選型原則建議第六十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五對(duì)話務(wù)量中密集區(qū)，基站間距離大于500米，α大約在6°～16°之間?？蛇x擇水平半功率瓣寬65°、+45°雙極化，0~13°電調(diào)天線，可以保證主瓣在下傾的6°～16°內(nèi)水平半功率寬度無變化，滿足對(duì)中密話區(qū)覆蓋且不干擾的要求。對(duì)話務(wù)量低密集區(qū)，基站間距離可能更大一些，α大約在3°～13°之間?？蛇x擇+45°雙極化，內(nèi)置電下傾3°的水平半功率瓣寬65°定向天線，可保證主瓣在下傾的3°～13°內(nèi)水平半功率寬度無變化，可滿足對(duì)低密話區(qū)覆蓋且不干擾的要求。第六十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五縣城城鎮(zhèn)地區(qū)話務(wù)量不大，主要考慮覆蓋大的要求，基站間距很大，可以選用單極化，空間分集，增益較高的(17dB)65°定向天線(三扇區(qū))、或17dB90°定向天線(雙扇區(qū)，如下圖21)。

圖21縣城城鎮(zhèn)地區(qū)天線方向圖示意

第六十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)話務(wù)量很小，主要考慮覆蓋，基站大都為全向站，天線可選高增益全向天線。根據(jù)基站架設(shè)高度，可選擇主波束下傾3°、5°、7°的全向天線。鐵路或公路沿線及鄉(xiāng)鎮(zhèn)（1）雙扇區(qū)型，兩個(gè)區(qū)180°劃分，可選擇單極化。3dB波瓣寬度為90°最大增益為17~18dBi的定向天線，兩天線背向，最大輻射方向各向高速路的一個(gè)方向。其合成方向圖為圖22左圖：第六十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五圖22

公路雙向天線方向圖

第六十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五（2）公路雙向天線：沿公路、鐵路話務(wù)量很小，采用全向站的配置，天線可采用全向天線變形的雙向天線，它的雙向3dB波瓣寬度為70°，最大增益為14dBi。其方向圖為圖22右圖。（3）公路兼鎮(zhèn)區(qū)天線：對(duì)于既要覆蓋鐵路、公路，又要覆蓋鄉(xiāng)鎮(zhèn)的小話務(wù)量地區(qū)，采用全向站的配置，天線采用210°、13dBi的弱定向天線兼顧鐵路、公路和路邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的需要。其方向圖為圖23。第六十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五圖23

公路兼鎮(zhèn)區(qū)天線方向圖第六十七頁，共七十一頁，編輯于2023年