基站天线基本原理
网优雇佣军微信号：hr_opt
通信路上，我们一起走！
蜂窝通信系统要求从基站到移动台的可靠通信，对天线系统有特别的要求。蜂窝系统是一个双工系统，理想的天线是在发射和接收两个方向提供同样的性能。天线的增益、覆盖方向、波束、可用驱动功率、天线配置、极化方式等都影响系统的性能。
1天线增益
天线增益一般常用dBd和dBi两种单位。dBi用于表示天线在最大辐射方向场强相对于全向辐射器的参考值；而dBd表示相对于半波振子的天线增益。两者有一个固定的dB差值，即0dBd等于2.15dBi，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-1所示。
2.15dB
图错误!文档中没有指定样式的文字。-1 dBi与dBd的不同参考示意图0dBd=2.15dBi
目前国内外基站天线的增益范围从0dBi到20dBi以上均有应用。用于室内微蜂窝覆盖的天线增益一般选择0-8 dBi，室外基站从全向天线增益9dBi到定向天线增益18dBi应用较多。增益20dBi左右波束相对较窄的天线多用于地广人稀的道路等方向性较强的特殊环境的覆盖。
2辐射方向图
基站天线辐射方向图可分为全向辐射方向图和定向辐射方向图两大类，分别被称为全向天线和定向天线。如图错误!文档中没有指定样式的文字。-2所示，左边所示分别为全向天线的水平截面图和立体辐射方向图；右边所示分别为定向天线的水平截面图和立体辐射方向图。全向天线在同一水平面内各方向的辐射强度理论上是相等的，它适用于全向小区；图中红色所示为定向天线罩中的金属反射板，它使天线在水平面的辐射具备了方向性，适用于扇形小区。
图错误!文档中没有指定样式的文字。-2 空间辐射方向图（全向天线和定向天线）
3波瓣宽度
3.1水平波瓣宽度
在天线的水平面（垂直面）方向图上，相对于主瓣最大点功率增益下降3dB的两点之间所张的角度，定义为天线的水平（垂直）波瓣宽度，也称水平（垂直）波束宽度或者水平（垂直）波瓣角。天线辐射的大部分能量都集中在波瓣宽度内，波瓣宽度的大小反映了天线的辐射集中程度。
全向天线的水平波瓣宽度为360°，而定向天线的常见水平波瓣宽度有20°、30°、65°、90°、105°、120°、180°多种（如图错误!文档中没有指定样式的文字。-3）。
图错误!文档中没有指定样式的文字。-3 基站天线水平波瓣3dB宽度示意图
各种水平波瓣宽度的天线有相应的适用环境，水平波瓣宽度为20°、30°的天线一般增益较高，多用于狭长地带或高速公路的覆盖；65°天线多用于密集城市地区典型基站三扇
区配置的覆盖，90°天线多用于城镇郊区地区典型基站三扇区配置的覆盖，105°天线多用于地广人稀地区典型基站三扇区配置的覆盖，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-4所示。120°、180°天线多用于角度极宽的特殊形状扇区的覆盖。
图错误!文档中没有指定样式的文字。-4 基站天线三扇区覆盖示意
3.2垂直波瓣宽度
天线的垂直波瓣3dB宽度与天线的增益、水平3dB宽度密不可分。基站天线的垂直波瓣3dB 宽度多在10°左右。一般来说，在采用同类的天线设计技术条件下，增益相同的天线中，水平波瓣越宽，垂直波瓣3dB越窄。
较窄的垂直波瓣3dB宽度将会产生较多的覆盖死区（盲区），如图错误!文档中没有指定样式的文字。-5所示，同样挂高的二副无下倾天线中，垂直波瓣较宽天线产生的覆盖死区范围长度为OX″，小于垂直波瓣较窄天线产生的死区范围（长度为OX）。
图错误!文档中没有指定样式的文字。-5 基站天线垂直波瓣3dB宽度的选取示意图
4极化方式
基站天线多采用线极化方式，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-6。其中单极化天线多采用垂直线极化；双极化天线多采用±45°双线极化。双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的（如图错误!文档中没有指定样式的文字。-7），采用双线极化天线,
可以大大减少天线数目，简化天线工程安装，减少天线占地空间，降低成本。
图错误!文档中没有指定样式的文字。-6 基站天线常用极化方式
图错误!文档中没有指定样式的文字。-7 双极化基站天线示意图
5下倾方式
为了加强对基站近区的覆盖，尽可能减少死区，同时尽量减少对其它相邻基站的干扰，天线应避免过高架设，同时应采用下倾的方式。图错误!文档中没有指定样式的文字。-8中，低架天线产生的死区范围为OX″，下倾天线产生的死区范围为OX′4，均小于高架无下倾天线的死区范围OX。
天线下倾有多种方式：机械下倾、固定电调下倾、可调电调下倾、遥控可调电调下倾等。其中机械下倾只是在架设时倾斜天线，多用于角度小于10°的下倾，当再进一步加大天线下倾的角度时，天线方向图可能发生畸变，引起天线正前方覆盖不足同时对两边基站的干扰加剧，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-9所示。机械下倾的另一个缺陷是天线后瓣会上翘，对相临扇区造成干扰，影响近区高层用户的通话质量。
电调下倾天线的下倾角度范围较大（可大于10°），天线方向图无明显畸变，天线后瓣也将同时下倾，不会造成对近端高楼用户的干扰。
图错误!文档中没有指定样式的文字。-8 基站天线下倾对比示意
机械下倾过大
图错误!文档中没有指定样式的文字。-9 基站天线下倾方式对比
6天线的前后比
天线的前后比指标与天线反射板的电尺寸有关，较大的电尺寸将提供较好的前后比指标。如水平波瓣宽65°的天线水平尺寸大于水平波瓣宽90°的天线，所以，水平波瓣宽65°的天线前后比一般会优于水平波瓣宽90°的天线。
室外基站天线前后比一般应大于25dB，微蜂窝天线由于尺寸相对较小的缘故，天线的前后比指标应适当放宽。
7旁瓣抑制与零点填充
由于天线一般要架设在铁塔或楼顶高处来覆盖服务区，对垂直面向上的旁瓣应尽量抑制，尤其是较大的第一副瓣，以减少不必要的能量浪费；同时要加强对垂直面向下旁瓣零点的补偿，使这一区域的方向图零深较浅，以改善对基站近区的覆盖，减少近区覆盖死区和盲点。图错误!文档中没有指定样式的文字。-10是基站天线有无零点填充效果的对比，其中第一张图为没有零点填充的地面信号强度效果图，第二张图为有零点填充的效果图，横坐标为离开基站的距离，纵坐标为地面信号强度值。
天线零点填充值=（垂直第一下零点幅值/最大辐射方向幅值）%
=20log(垂直第一下零点幅值/最大辐射方向幅值)dB
为确保对服务区的良好覆盖，严格地说，不具备旁瓣抑制与零点填充特性的天线是不能使用的。
图错误!文档中没有指定样式的文字。-10 基站天线有无零点填充效果对比示意
8端口间隔离度
当使用多端口天线时，各个端口之间的隔离度应大于30dB。如双极化天线的两个不同极化端口，室外双频天线的两个不同频段端口之间，以及双频双极化天线的四个端口之间，隔离度应大于30dB。
基站天线选型 一.天线概念 在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。同一副天线既可以辐射又可以接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。 在选择基站天线时，需要考虑其电气和机械性能。电气性能主要包括：工作频段、增益、极化方式、波瓣宽度、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、副瓣抑制、零点填充、回波损耗、功率容量、阻抗、三阶互调等。机械性能主要包括：尺寸、重量、天线输入接口、风载荷等。 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、帽形天线等。 在继续论述天线相关理论之前必须首先介绍各向同性（Isotropic）天线。各向同性天线是一种理论模型，实际中并不存在，它把天线假设为一个辐射点源，能量以该点为中心以电磁场的形式向四周均匀辐射，为一球面波。 另外全向天线并不是没有方向性，它只是在水平方向为全向，但在垂直方向是有方向性的。它与各向同性天线是两个不同的概念。 半波振子是基站主用天线的基本单元，半波振子的优点是能量转换效率高。1.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。功率放大器具有能量放大作用，但天线本身并没有增加所辐射信号的能量，它只是通过天线振子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一方向。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：dBi、dBd。两者之间的关系为：dBi=dBd+2.17 dBi定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于各向同性天线能量集中的相对能力，“i”即表示各向同性——Isotropic。 dBd定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于半波振子天线能量集中的相对能力，“d”即表示偶极子——Dipole。 两种增益单位的关系见图1： 图1 dBi与dBd的关系 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。 2.天线方向图 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。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。 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，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，在原理上与光的干涉效应十分相似。因此会在某些方向上能量得到增强，而某
无线无线路由器单天线、双天线、三天线等多天线对无线信号强度、范围的影响是否有增强 用事实拆穿双天线成倍增益的神话 双天线只能减少覆盖范围内的盲点 先看总结： 性能的区别主要来自芯片而不是品牌 这次参加横评的产品一共14款，但他们的芯片只有4种，而使用相同芯片的产品在性能上的差距根本不大，所以购买前了解产品的芯片组是一个重要环节。当然也不是说要放弃品牌的概念，各个品牌对产品质量的控制还是不一样，这也会让产品造成很大的差异（主要体现在产品质量）。 现阶段802.11N无线路由器已大幅度超越54M 从54M到11N，经历了好几年的时间，不过这次横评我们看到了11N的优势，看到了希望。实际测试表明，11N产品在产品整体性能上高出54M很多，速度、覆盖都有了质的飞跃。
天线根数与速度没关系 虽然这次评测分了两个组，双天线和多天线，但测试结果说明单从速度上来讲，双天线与三天线区别不大。（天线原理介绍过了，和我们的实际情况是一致的。当然是同一类芯片的基础上进行比较，不同种类芯片没有可比性）但是覆盖上确实有区别，所以要购买的用户不用总是迷恋多天线，从自己的实际情况出发，一般环境双天线已经足够了。 新的功能将改善人们使用无线网络的习惯 譬如WPS快速加密这样的新功能，将会改善人们使用无线网络的习惯，按下终端和路由器上的两个键就会自动连接并加密，拒绝输入繁琐的密码，进一步降低了无线网络的门槛，让用户更轻松使用。 802.11N是构建数字家庭的主干 除了改变人们的使用习惯，802.11N的传输速率已经可以完全应付高清影片的流畅传输，而传说中的数字家庭也可以由802.11N网络担当主角，撑起整个平台：无线播放高清媒体文件、无线控制家电产品、各种终端都无线，让你的家远离布线烦恼。 目前产品单调需要更多个性化产品问世 不过话又说回来，任何东西都是需要发展的，现在11N可以算是刚刚出道，所以还有许多可以改进的地方，譬如这次评测的产品除了提供无线上网之外，附加功能都比较少，让IT产品更个性，这是一个发展方向，让看不到的无线也能多姿多彩。 802. 11N横评第一波结束更多低价产品会接踵而来 这次评测历时1个月，在测试过程中又出现了多个新品，它们没有赶上这次横评很遗憾，但是我们还有的是机会，因为低价11N时代马上就要来临了，各个品牌都会有更多更优秀的产品放出，请继续关注泡泡网无线频道，更多的精彩会接踵而来.....
天线应用场景建议 基站天线可以按多种不同的方式进行分类和归纳，在实际应用中，为了有利于给出清晰简洁的选型说明，并提供优先的选型推荐指导，特采用以下分类方式： 定向双极化基站天线 定向单极化基站天线 全向基站天线 双频双极化基站天线 波束电调基站天线 波瓣赋形基站天线 上述每一类天线可以包含不同的频段、不同的增益、不同的水平面半功率波束宽度、不同的预置波束下倾角。其中各类之间的描述也可能存在部分的重叠，比如，前4类中波束下倾可以是采用机械下倾方式、也可以是采用预置电下倾方式，它们和第5类波束电调基站天线将作一描述比较；类似地，波瓣赋形基站天线是对常规(非波瓣赋形)基站天线的进一步描述。以下分别叙述其选型推荐： A.1 定向双极化基站天线 定向双极化基站天线优先推荐在多径反射复杂的场景下使用，主要是含有较多或较复杂的建筑物的环境，如城镇、市区；发达的村镇、工业区等。在这些场景下，复杂的多径反射使电磁波的极化发生了不可预测的变化，于是相对于垂直极化的空间分集天线来说，采用±45°的极化分集天线不但没有理论上的3dB 极化失配损失，甚至可获得更好的分集增益。同时，极化分集天线具有更高的性价比，且选址和安装较空间分集天线更为简单。 在话务量较多的市区，推荐采用双极化65度15dBi天线。简单的应用尽量采用双极化65度15dBi预置4°或双极化65度15dBi预置8°天线，其它下倾角可以采用机械调倾角和预置电调结合的方式。如3°下倾可以采用双极化65度15dBi机械调倾角、6°下倾可以采用双极化65度15dBi预置4°加机械调倾角2°、12°下倾可以采用双极化65度15dBi预置8°加机械调倾角4°等。下倾角的大小与具体的覆盖半径和架设高度有关，对于高话务量场合，基站密集，覆盖半径较小，下倾角较大，比如5°~10°；架设高度越高，下倾角将相应增大。反之，中等话务量场合，站址间距适中，覆盖半径较大，下倾角则较小，比如3°~6°；架设高度越高，下倾角将相应增大。此类天线不推荐采用15°以上的下倾角，因为太大的下倾角在双极化场合的覆盖区域畸变和极化畸变较为严重，此时，推荐采用连续电调天线，后文叙述。 在话务量中等的市区，推荐采用双极化65度17.5dBi天线。简单的应用尽量采用双极化65度17.5dBi 预置2°或双极化65度17.5dBi预置4°天线，其它下倾角可以采用机械调倾角和预置电调结合的方式。
天线基础知识大全 1天线1.1天线的作用与地位无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要 1天线 1.1 天线的作用与地位 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。 *电磁波的辐射 导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图1.1 a 所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，如图1.1 b 所示，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。必须指出，当导线的长度L 远小于波长λ时，辐射很微弱；导线的长度L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。 1.2 对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子，见图1.2a 。另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子，见图1.2 b。 1.3 天线方向性的讨论
第一章LTE基站概述 1.1 基站概念 基站是移动通信中组成蜂窝小区的基本单元，主要完成移动通信网和移动通信用户之间的通信和管理功能，从狭义上就可以把基站理解成一种无线电收发信电台。换句话说，你的手机信号从哪里来，手机能上网、打电话都是因为你的手机（专业术语称为终端UE）驻留在一个基站上，在基站信号的覆盖范围内。 基站不是孤立存在的，它仅仅属于网络架构中的一部分，它是连接移动通信网和用户终端的桥梁 基站一般由机房，信号处理设备，室外的射频模块、收发信号的天线、GPS、各种传输线缆等等组成。 下面将以基站接收信号，从室外到室内这样的顺序给大家介绍一下基站。 1.2基站室外设备 （1）首先需要通过室外的天线接收信号，天线也是我们在室外判断是否周围有基站最明显的标志。天线的形状如下图所示，类似扁平的长方体。
天线有很多不同的安装方式，下面列举了一些天线安装在不同地方的照片，当你看见这些天线，那么这个天线附近就应该有我们的基站了。
天线的各种安装场景 （2）天线接收的信号送往射频单元进行处理，远端射频模块（Remote Radio Unit），简称RRU。接收信号时，RRU将天线传来的射频信号（射频信号就是经过调制的，拥有一定发射频率的电波）转化成光信号，传输给室内处理设备；发送信号时，RRU将从机房传来的光信号转成射频信号通过天线放大发送出去。当然这只是简单地解释了RRU功能，其实RRU对收发信号还有很多其他处理，在后面的模块介绍里会介绍。 RRU有很多类型，在后面的模块介绍里会详细给大家列举。
（3）接收的信号经过射频模块RRU处理后，通过光缆传入机房内的信号处理模块。 （4）室外还有用于系统定位和提供时钟同步的信号的GPS模块，因为长的像蘑菇，也称GPS蘑菇头。 1.3 基站室内设备 （1）基站设备普通情况下，除了天线、射频处理单元RRU、GPS蘑菇头等设备安装在铁塔、抱杆等室外环境，其他的设备是安装在特定的机房内的，如果当前建站的地方处在野外或没有合适的建筑作为机房，则使用一体化机柜，下面通过照片给大家展示一下机房和一体化机柜。
天线基础知识 1 天线 1.1 天线的作用与地位 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。 *电磁波的辐射 导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图1.1 a 所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，如图 1.1 b 所示，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。必须指出，当导线的长度 L 远小于波长λ 时，辐射很微弱；导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。 图1.1 a 图1.1 b 1.2 对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子, 见图1.2 a。另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子, 见图1.2 b。
基站天线基本原理 网优雇佣军微信号：hr_opt 通信路上，我们一起走！ 蜂窝通信系统要求从基站到移动台的可靠通信，对天线系统有特别的要求。蜂窝系统是一个双工系统，理想的天线是在发射和接收两个方向提供同样的性能。天线的增益、覆盖方向、波束、可用驱动功率、天线配置、极化方式等都影响系统的性能。 1天线增益 天线增益一般常用dBd和dBi两种单位。dBi用于表示天线在最大辐射方向场强相对于全向辐射器的参考值；而dBd表示相对于半波振子的天线增益。两者有一个固定的dB差值，即0dBd等于2.15dBi，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-1所示。 2.15dB 图错误!文档中没有指定样式的文字。-1 dBi与dBd的不同参考示意图0dBd=2.15dBi 目前国内外基站天线的增益范围从0dBi到20dBi以上均有应用。用于室内微蜂窝覆盖的天线增益一般选择0-8 dBi，室外基站从全向天线增益9dBi到定向天线增益18dBi应用较多。增益20dBi左右波束相对较窄的天线多用于地广人稀的道路等方向性较强的特殊环境的覆盖。 2辐射方向图 基站天线辐射方向图可分为全向辐射方向图和定向辐射方向图两大类，分别被称为全向天线和定向天线。如图错误!文档中没有指定样式的文字。-2所示，左边所示分别为全向天线的水平截面图和立体辐射方向图；右边所示分别为定向天线的水平截面图和立体辐射方向图。全向天线在同一水平面内各方向的辐射强度理论上是相等的，它适用于全向小区；图中红色所示为定向天线罩中的金属反射板，它使天线在水平面的辐射具备了方向性，适用于扇形小区。
图错误!文档中没有指定样式的文字。-2 空间辐射方向图（全向天线和定向天线） 3波瓣宽度 3.1水平波瓣宽度 在天线的水平面（垂直面）方向图上，相对于主瓣最大点功率增益下降3dB的两点之间所张的角度，定义为天线的水平（垂直）波瓣宽度，也称水平（垂直）波束宽度或者水平（垂直）波瓣角。天线辐射的大部分能量都集中在波瓣宽度内，波瓣宽度的大小反映了天线的辐射集中程度。 全向天线的水平波瓣宽度为360°，而定向天线的常见水平波瓣宽度有20°、30°、65°、90°、105°、120°、180°多种（如图错误!文档中没有指定样式的文字。-3）。 图错误!文档中没有指定样式的文字。-3 基站天线水平波瓣3dB宽度示意图 各种水平波瓣宽度的天线有相应的适用环境，水平波瓣宽度为20°、30°的天线一般增益较高，多用于狭长地带或高速公路的覆盖；65°天线多用于密集城市地区典型基站三扇
天线基本知识 1.1 天线的作用与地位 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。 天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。 对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的： 按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。 1.2 对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。 两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子, 见图1.2 a 。 另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子, 见图1.2 b 。
1.3 天线方向性的讨论 1.3.1 天线方向性 发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图（图1.3.1 a）。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，图1.3.1 b 与图1.3.1 c 给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。从图 1.3.1 b 可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从图1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。 1.3.2 天线方向性增强
天线的作用与地位 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。 天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。 对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的： 按用途分类：可分为通信天线、电视天线、雷达天线等； 按工作频段分类：可分为短波天线、超短波天线、微波天线等； 按方向性分类：可分为全向天线、定向天线等； 按外形分类：可分为线状天线、面状天线等。 电磁波的辐射 导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图1.1 a 所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，如图1.1 b 所示，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。 必须指出，当导线的长度 L 远小于波长λ时，辐射很微
弱；导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。 对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。 两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子，见图1.2a。 另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子，见图1.2 b 。
目录 第1章概述 (3) 1.1 天线综述 (3) 1.2 基站天线的发展趋向 (4) 1.3 基站天线设计概念 (5) 第2章基站天线的基本技术 (6) 2.1 基站天线 (6) 2.2 系统要求与天线技术 (8) 2.3 天线分类 (9) 2.4 赋形波束天线的设计 (12) 2.4.1 扇形波束 (12) 2.4.2 垂直面赋形波束 (16) 2.4.3 波束倾斜 (18) 2.5 基站分集天线 (19) 2.6 基站天线的无源交调 (23) 2.6.1 无源交调与收发信频率的关系 (23) 2.6.2 PIM的生成点与抑制技术 (24) 第3章基站天线主要指标的设计规范 (25) 3.1 基站天线电压.驻波比（VSWR） (25) 3.2 增益(G) (25) 3.3半功率波束宽度(HPBW) (26) 3.4前后比(F/B) (26) 3.5端口隔离 (27) 3.6极化 (27) 3.7功率容量 (27) 3.8零点填充 (27) 3.9上副瓣抑制 (27) 3.10波束下倾 (27) 3.11 双频双极化天线 (28) 3.12 双频双工双极化天线 (28) 3.13直接接地 (28) 3.14天线输入接口 (29) 3.15无源交调（PIM） (29) 3.16天线尺寸 (29) 3.17天线重量 (29) 3.18风载荷 (30) 3.19工作温度 (30) 3.20湿度要求 (30) 3.21雷电防护 (30) 3.22三防能力 (30)
概述 1.1 天线综述 随着国内经济的快速、持续发展, 改革开放以来,通信产业发生了巨大变化, 这是 众所周知的。通信技术和经济效益的推进，使得通信产业成为国内最大产业之 一，为了适应这一新兴产业的发展，国家也在通信领域进行了重大机构改革。 随着通信本身向信息经济的发展，信息实际上是现代经济的生命线。因此，通 信已成为商业和工业甚至农业等其他行业持续发展的关键因素。 在通信这一领域内，移动通信的发展更加耀眼夺目，人们已不满足在固定场所 处理信息流。在外出旅游、度假、访问等途中也需要通信，因此移动通信有了 契机，它将被工程师们完善地开发并成功地发展。在国内，从八十年代中期至 今，移动通信的发展变迁是有目共睹的，在您的身边、周围处处可以看到移动 终端----手机，丰富多彩，五花八门的手机几乎无时无刻不在传递信息，包括政 治、经济、文化、生活等多个方面。国内最大的GSM蜂窝移动网的用户已逾 两千万；为了实现村村通电话这一宏伟目标，无线接入系统蓬勃发展，为农 村，尤其是偏远村庄的经济发展提供了信息保障。 移动通信的新技术、新器件令人耳目一新，对天线设计师也提出了前所未有的 要求，如在便携的移动终端上如果使用常规天线，用户是不会接受的，而且设 备小型化、微型化也就毫无意义。因此天线设计师们必须研制小型乃至电子天 线以适应现代技术，既能在很小的界面上工作，还要满足电性能指标。然而， 对于天线设计师，不能停留在这种意义上的设计，还有更高的要求，先进的天 线设计能使天线产生另外的系统功能，如分集接收能力，降低多路径衰落，或 极化特性的选择功能等。尤其移动天线设计不再局限于在一个轮廓分明的平坦 基面上实现小型化、轻重量、薄剖面或平嵌安装的全向天线，而是建立一个复 杂的电磁结构，使其在无线信道中发挥重要作用，并成为系统设计的有机部 分，涉及传播特性、本地环境条件、系统组成和性能、信噪比、带宽特性、天 线本身的机械结构、制作技术的适应性以及使用安装的方便性等。移动系统本 身的种类对天线设计影响也很大，陆地、海面、天空和卫星系统之间就有很大 不同。在分区系统中，辐射方向图必须与区域图相一致以避免干扰；城市通信 要采用分集接收以克服多路径衰落；移动终端要求降低移动系统和天线的尺 寸。在小型化便携设备中（如手机），天线和收发信的射频前置电路通常一体
一. 方向性系数： 物理意义：方向图函数E(,)θφ或f (,)θφ表示了离辐射源相同距离上各点在各个方向上辐射场的相对大小，它不能明确表示天线辐射能量在某个特定方向上集中的程度，因而必须引进方向性系数这一指标参数。方向性系数是用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数。 定义1：在相同辐射功率r r P P =o 情况下，某天线在给定方向i i (,)θφ的辐射强度i i U(,)θφ与理想点源天线在同一方向的辐射强度U o 之比，即 2220 4r r i i i i i P i i P i i U(,) f (,) D(,)U f (,)sin d d ππ θφπθφθφθφθθφ == ?? o o @ 定义2：在给定方向i i (,)θφ产生相同电场强度M E E =o 下，理想点源天线的辐射功率r P o 与某天线辐射功率r P 之比。即： 2220 4M r i i i i r i i i E E P f (,) D(,)P f (,)sin d d πθφθφθφθθφ == ?? o o @ 图0：两种条件下的某天线方向图和理想点源方向图 一般方向性系数我们都是指最大波束(,)θφo o 处的方向性系数（是否可以这么理解，工程上主要考虑最大波束方向上的能量集中的程度），则最大波束处的方向性系数可以表示为： 20000220 4f (,) D(,)f (,)sin d d ππ πθφθφθφθθφ = ?? 方向性系数表示无量纲的量，工程上一般采用分贝表示： 10dB D (,)lg D(,)θφθφ=o o o o 方向性系数两种定义的物理解释： 前面已经提到，天线的方向性系数是用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数，对于最大辐射方向上的方向性系数D(,)θφo o 来说，其值愈大，天线的能量辐射就愈集中，定向性能就愈强。下面针对方向性系数的两种定义方法用图解来说明。图0所示为方向性系数的 两种定义方法对应的两种条件下某天线和理想点源天线的方向图。在相同辐射功率条件下，
天线基本知识 6.1 天线 6.1.1 天线的作用与地位 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。 天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。 对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的： 按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。 6.1.2 对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。 两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子, 见图1.2 a 。 另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子, 见图1.2 b 。 6.1.3 天线方向性的讨论 1 天线方向性 发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部 分能量朝所需的方向辐射。垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈” 形的立体方向图（图1.3.1 a）。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，图1.3.1 b 与图1.3.1 c 给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。从图1.3.1 b 可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从图1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。
RFID天线基础知识 一、RFID系统组成 二、天线基础知识 2010-05-13 alay 2010-5-13
一、RFID系统的基本组成部分 v最基本的RFID系统由三部分组成： v标签(Tag)：由耦合组件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象； v阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式； v天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。 2010-5-13
RFID无线识别电子标签基础介绍v无线射频识别技术（Radio Frequency Idenfication，RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。 2010-5-13
v RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。电子标签是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源电子标签(Active tag)、无源电子标签(Passive tag)和半无源电子标签(Semi—passive tag)。有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池，半无源电子标签(Semi—passive tag)部分依靠电池工作。 2010-5-13
v电子标签依据频率的不同可分为低频电子标 签、高频电子标签、超高频电子标签和微波 电子标签。依据封装形式的不同可分为信用 卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。 v RFID阅读器（读写器）通过天线与RFID电 子标签进行无线通信，可以实现对标签识别 码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅 读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控 制单元以及阅读器天线。 2010-5-13
天线原理
日常应用的基本原则
天线定义
什么是天线? - 天线是基站/馈缆与自由空间之间的有效接口。是电磁能和 空间电磁场之间的转换设备 - 它是在空间上和频率上具有选择性的能量接收器和发射器。
Base Station Antenna Systems August 2007
PRIVATE AND CONFIDENTIAL ? ANDREW CORPORATION 3/06
PRIVATE AND CONFIDENTIAL ? ANDREW CORPORATION 3/06
天线的构成
半波偶极子
F0 (MHz) λ (Meters) 10.0 3.75 1.87 1.07 0.65 0.38 0.31 0.18 0.15 λ (Inches) 393.6 147.6 73.8 42.2 25.7 14.8 12.3 6.95 5.9
辐射单元 馈电网络 反射器 引向器
F0
30
?λ
80 160 280 460 800
?λ
960 1700 2000
PRIVATE AND CONFIDENTIAL ? ANDREW CORPORATION 3/06
PRIVATE AND CONFIDENTIAL ? ANDREW CORPORATION 3/06
增益dBd 与dBi
电压驻波比VSWR
Good VSWR is only one component of an efficient antenna.
VSWR 1.00 1.10 1.20 Return Loss (dB) ∞ 26.4 20.8 17.7 15.6 14.0 9.5 Power Power Reflected (%) Trans. (%) 0.0 0.2 0.8 1.7 2.8 4.0 11.1 100.0 99.8 99.2 98.3 97.2 96.0 88.9
一个半波偶极子的辐射图象
一个各向同向的辐射器向所 有的方向辐射等同的能量 同偶极子相比的天线的增益以 “dBd” 表示 同各向同性辐射器相比的天线的增益 以 “dBi”表示 例如: 3dBd = 5.15dBi
1.30 1.40 1.50 2.00
2.15dB
偶极子的增益高 2.15dB
PRIVATE AND CONFIDENTIAL ? ANDREW CORPORATION 3/06 PRIVATE AND CONFIDENTIAL ? ANDREW CORPORATION 3/06
1
移动通信基站天线基本原理及选型原则讲义
目录第一章天线的基本理论 第二章分集技术 第三章天线选型原则
第一章天线的基本理论 移动通信系统中，空间无线信号的接收和发射都是依靠基站天线来实现的。因此，基站天线对移动通信网络来说，起着举足轻重的作用。如果天线选择不好，或者天线的参数设置不当，都会直接影响到整个网络运行质量。尤其在基站数量多，站距小，载频数量多的高话务量地区，天线选择及参数设置是否合适，对移动通信网络的干扰、覆盖率、接通率及全网服务质量有很大的影响。 一、天线主要的辐射单元 ?偶极子 ?喇叭 ?缝隙波导 ?印刷类（微带） 二、阵列天线 为了增强天线的方向性，提高天线的增益，得到所需要的辐射特性，把若干个相同的天线按一定的规律排列起来，并给予适当的激励，这样组成的天线系统称为天线阵。组成天线阵的独立单元称为阵元或天线单元。天线阵可分为线阵、面阵、立体阵以及共形阵。 三、天线的极化 移动通信基站天线的极化主要有以下两种： 1、垂直极化 2、＋45°／－45°交叉极化
四、天线的方向图 天线的辐射电磁场在固定距离上随空间角(θ，φ)分布的图形称为方向图，方向图是三维立体图。 工程上通常用两个相互垂直的主平面内的方向图表示（即E面和H面）。E面是通过最大辐射方向并与电场矢量平行的平面，H面是通过最大辐射方向并与磁场矢量平行的平面。 常用天线的方向图覆盖示意图：
五、天线方向图参数 ?零功率点波瓣宽度：主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。 ?半功率点波瓣宽度：主瓣最大值两边场强等于最大场强的0.707倍的两辐射方向之间的夹角。 ?副瓣电平：副瓣最大值与主瓣最大值之比，通常用dB表示。 ?后瓣：与主瓣相反方向上的副瓣。 ?前后比：主瓣最大值和后瓣最大值之比(dB)。
基站天线方位角的测量方法 1目的 规范测量方法、降低人为因素、提高测量准确性。 2适用范围 此方法适用于无线设计人员上站勘察时，测量基站方位角。 3使用工具介绍 设计人员通常所使用的指北针如图1所示，由罗盘、照门与准星等组成。方位分划外圈为360°分划制，最小格值1°。测量精度：±5度。 图1 指北针图示 4测量原则 指北针或地质罗盘仪必须每年进行一次检验和校准； 指北针应尽量保持在同一水平面上； 指北针必须与天线所指的正前方成一条直线； 指北针应尽量远离铁体及电磁干扰源(例如各种射频天线、中央空调室外主机、楼顶铁塔、建筑物的避雷带、金属广告牌以及一些能产生电 磁干扰的物体)；
测量人员站定后，测量时，展开指北针，转动表盘方位框使方位玻璃上的正北刻度线与方向指标相对正，将反光镜斜放（45°），单眼通过准 星瞄向目标天线，从反光镜反射可以看到磁针N极所对反字表牌上方 位分划，然后用右手转动方位框使方位玻璃上的正北刻度线与磁针N 极对准，此时方向指标与方位玻璃刻度线所夹之角即为目标方位角（按 顺时针方向计算）。测量原则如下图2所示： 图2 测量方法图示 5测量方法 基站方位角的测量方法有很多，需要根据不同的场景和现场人员情况来选择合适的方法进行测量，下面对几种常用的测量方法进行简要介绍。 1)直角拐尺测量法 适用场景与要求：本方法几乎适用于所有场景，但是要求两个人员进行测量，而且其中一人需持有登高证登到天线位置。测量时可以根据现场情况在前方测量或侧方测量。前方测量：在方位角的测量时，两人配合测量。其中一人站在天线的背面近天线位置，另外一人站在天线正前方较远的位置。靠近天线背面的工程师把直角拐尺一条边紧贴天线背面，另一条边所指的方向（即天线的正前方）来