在无（wú）线通信系统中，与外界传播（bō）媒介（jiè）接（jiē）口是（shì）天线系统。天线（xiàn）的（de）选取和设计直（zhí）接（jiē）关系到（dào）整（zhěng）个网络的（de）质量（liàng）。

天线基础（chǔ）知识

在无线通信系统中，与外界（jiè）传播（bō）媒介（jiè）接口是天线系统。

天线辐射（shè）和接收无线电波（bō）：发射时，把高频（pín）电（diàn）流转换为电磁波；接（jiē）收时把电磁波转（zhuǎn）换为高频电流。

天（tiān）线的型（xíng）号（hào）、增益、方向图（tú）、驱动天（tiān）线功率、简（jiǎn）单或复杂的天线配置和天线极（jí）化等都影响（xiǎng）系统的性（xìng）能。

1天线增益

增益（yì）是天线系统的最重要参数之一，天线（xiàn）增（zēng）益的定义与全向天线（xiàn）或半波（bō）振子天（tiān）线有（yǒu）关。全向辐射器是假设在（zài）所（suǒ）有方向上都辐射等功（gōng）率的（de）辐射器，在某一方向（xiàng）的天线增益是（shì）该方向上的场强。定向（xiàng）辐射器在该方（fāng）向产生辐（fú）射强度之比，见（jiàn）图1。

dBi 表示天线（xiàn）增益是方（fāng）向天线相对于全向辐射器的参考值，dBd是相对于半波（bō）振子（zǐ）天（tiān）线参考值。

2方（fāng）向图

天线的辐射电磁（cí）场在固定距离上（shàng）随角坐标分布的（de）图形，称（chēng）为（wéi）方向图。用辐射（shè）场强表示的称为场强方向图，用功（gōng）率密度表示的称（chēng）之功（gōng）率方向图，用相位表示的称为相位方向图。

天线方向（xiàng）图是空间立体图（tú）形，但是通常应（yīng）用的是两个互相垂直的主（zhǔ）平面內（nà）的（de）方向（xiàng）图，称为平面方向图。在线性天线（xiàn）中，由于地面影响较大，都采（cǎi）用垂直面（miàn）和水（shuǐ）平面（miàn）作为主平面（miàn）。在面（miàn）型天线中，则采用E平面和H平面作为两个主平面。归一化（huà）方向图取最大值（zhí）为一。

在方（fāng）向图中，包含所（suǒ）需最大辐射方（fāng）向的辐射波（bō）瓣叫天线主波瓣，也称（chēng）天线波束。主（zhǔ）瓣之外的波瓣叫（jiào）副瓣或旁瓣或边，与主瓣相反方（fāng）向上的旁瓣叫后瓣，见图2：全向（xiàng）天线（xiàn）水平波瓣（bàn）和垂（chuí）直波（bō）瓣图，其天线外（wài）形为（wéi）圆柱型；图（tú）3：定（dìng）向天线水平波瓣和垂直（zhí）波瓣（bàn）图，其天线外（wài）形为板（bǎn）状。

通（tōng）常会用到天线方向图的以下一些参数：

①零功率（lǜ）波瓣宽度，指主瓣最大值两边（biān）两个（gè）零（líng）辐（fú）射方（fāng）向之间的（de）夹角。

②半功（gōng）率点波瓣宽度（dù），指最大值下降到0.707（即下降（jiàng）3dB)点（diǎn）的夹角。

③副瓣电平，指副瓣最大值和主瓣最（zuì）大值之比。前后（hòu）比等。

3极化

极化是描述（shù）电磁波场（chǎng）强（qiáng）矢量空间（jiān）指向（xiàng）的一个辐射特性，当没有特别说明（míng）时，通（tōng）常以电场矢量的空间（jiān）指向（xiàng）作为电磁（cí）波的极化方向，而且（qiě）是指在该天线的最大辐（fú）射方向上的电场矢量来说的。

电（diàn）场矢量在空间（jiān）的取向在任何（hé）时间都保持不变的电磁波叫直线极化波，有时以地面作（zuò）参考（kǎo），将电场矢量（liàng）方向与地面平行的波叫水平极化波，与地面（miàn）垂直的波（bō）叫（jiào）垂直（zhí）极化波。由于水（shuǐ）平极化波和入射面（miàn）垂直，故又称（chēng）正交极化波；垂直极化波的电场矢量与入射平（píng）面（miàn）平行，称之平行极化波。电（diàn）场矢量和传播方向构成平面叫极（jí）化平面。

电场矢量在空间（jiān）的取向有的时候并不固定（dìng），电场失量端点（diǎn）描绘的轨迹是圆，称圆（yuán）极化波；若轨迹是（shì）椭圆，称之为椭（tuǒ）圆（yuán）极化波，椭圆（yuán）极化波和圆极化波都有旋相性。

不论（lùn）圆极（jí）化波（bō）或椭圆极化波，都（dōu）可由两个（gè）互相（xiàng）垂（chuí）直线性（xìng）极化波（bō）合成。若（ruò）大（dà）小相等合成圆极化（huà）波，不相等（děng）则（zé）合成椭圆极化波。天线可能会在非预定的极化上辐射不需（xū）要的能量。这种不（bú）需要的（de）能（néng）量称为（wéi）交叉极化辐射分（fèn）量。对线（xiàn）极（jí）化（huà）天线而言，交叉极化和预定的极（jí）化方向（xiàng）垂直。对于圆极化天线，交叉极化与预订极化的旋向相（xiàng）反。所以交叉极化称正交极化。

天（tiān）线其（qí）它技术（shù）指（zhǐ）标

1电压驻波比（bǐ）（VSWR）

VSWR在移动通信蜂窝（wō）系统的基站（zhàn）天线中，其最大值应小于或（huò）等于1.5:1。若表示（shì）天线（xiàn）的输入阻抗（kàng），为天线（xiàn）的标称特性阻抗，则反射系数为，其中为50欧姆。也可以（yǐ）用回（huí）波损耗表示端口的（de）匹（pǐ）配（pèi）特性，，VSWR=1.5:1时，R.L.=-13.98dB。天（tiān）线输（shū）入（rù）阻抗与（yǔ）特（tè）性阻抗不一致（zhì）时，产生的反射波（bō）和入射波在馈线上叠加形（xíng）成驻（zhù）波，其相邻电（diàn）压最（zuì）大值和最小值之比就是电压驻波比。电压驻波比（bǐ）过大，将缩短通（tōng）信（xìn）距离，而且反射功率（lǜ）将（jiāng）返回（huí）发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。

2前后比（F/B）

天线的后向（xiàng）180°±30°以内的副瓣电平与最大波束之差（chà），用（yòng）正值表示。一般天（tiān）线的前（qián）后比在18～45dB。对（duì）于密集市区要积极采用前后比大的（de）天线，如40dB。

3端口隔离（lí）度

对（duì）于多端（duān）口天线，如双极化天线、双频段双极化天（tiān），收发共（gòng）用时端（duān）口之间的隔离（lí）度应大于30dB。

4回波损（sǔn）耗

指在天线的（de）接（jiē）头处的（de）反（fǎn）射功率与入射功率的（de）比值。回波损耗（hào）反映了天线（xiàn）的匹配特（tè）性。

5功率容量（liàng）

指平（píng）均功率容量，天线包（bāo）括匹配、平衡、移相等其它耦合装置，其所（suǒ）承受的功率（lǜ）是有限的，考虑到基站天线的实际（jì）最大输入功（gōng）（单载波功率（lǜ）为20W),若天线的（de） 一个端口最（zuì）多输（shū）入六个（gè）载波，则天线的输入功率（lǜ）为（wéi）120W,因此（cǐ）天线的单端口（kǒu）功（gōng）率容量应（yīng）大（dà）于200W（环境温度为65℃时（shí））。

6零点填充（chōng）基

站（zhàn）天线垂直面内（nèi）采用赋形波（bō）束设计时（shí），为了使业务区内的辐射（shè）电平更均（jun1）匀，下副（fù）瓣第（dì）一零（líng）点需要填充，不能（néng）有（yǒu）明显的零深（shēn）。通常零（líng）深（shēn）相对（duì）于主波束大（dà）于-20dB即表示天线有（yǒu）零（líng）点（diǎn）填充（chōng），对（duì）于大区制基站（zhàn）天线（xiàn）无这一（yī）要（yào）求。高增益（yì）天线尤其需要采取零点填（tián）充技术来有效改善近处覆盖。

7上（shàng）副瓣（bàn）抑制

对于小区制蜂（fēng）窝（wō）系统，为了提高频率复用能力（lì），减少对（duì）邻（lín）区的同频干扰，基站（zhàn）天线波束（shù）赋形时应尽可能降低那些瞄准（zhǔn）干扰区的副瓣（bàn），提高（gāo） D/U值，上第一（yī）副瓣电平应小于-18dB，对于大区（qū）制基站天线无这一要求。

8天线输入接口

为了改（gǎi）善无源交调及射频连接的可靠性，基站（zhàn）天线（xiàn）的输入

接口（kǒu）采用7/16DIN-Female，在天线使用前（qián），端（duān）口（kǒu）上应有保（bǎo）护盖（gài），以免生成氧化（huà）物（wù）或进入杂质。

9无源（yuán）互调（PIM）

所谓无源互（hù）调特性是指接头，馈线，天线，滤波器等无源（yuán）部件工作在（zài）多个载频的大（dà）功率信号条件下由（yóu）于部件本身存在非线（xiàn）性而引起的互调效应（yīng）。通常都认为无源部件（jiàn）是线（xiàn）性的，但（dàn）是（shì）在大功率（lǜ）条（tiáo）件下无源部件都不同程度地存（cún）在一定的非（fēi）线性，这种非线（xiàn）性主要是由以下因素引起的（de）：不同材料的（de）金属的接触；相同材料的接触表面不光（guāng）滑；连接（jiē）处（chù）不紧密；存在磁性物质等。互调（diào）产（chǎn）物的存在会（huì）对通信系统产生干扰，特别是（shì）落在接收带内（nèi）的互调产（chǎn）物将对系统的接（jiē）收（shōu）性能产生严重影（yǐng）响，因此在GSM系统中对接头，电缆，天（tiān）线等无源部件的互调特性（xìng）都有严格的要求。我们（men）选用的厂（chǎng）家的接头（tóu）的无源（yuán）互调指（zhǐ）标可达到-150dBc，电缆的无源互调（diào）指标可达到-170dBc，天（tiān）线的无源互调指标可（kě）达到-150dBc。

10天（tiān）线尺寸和重（chóng）量

为了便于天线储存、运输、安装及安全，在满足各（gè）项电气指标情况下（xià），天线的外形尺寸应尽（jìn）可（kě）能小，重量尽可能轻。

11风载荷

基（jī）站（zhàn）天线（xiàn）通常安装在（zài）高（gāo）楼及（jí）铁塔上，尤（yóu）其（qí）在沿海地区（qū），常年风速（sù）较大，要求天线在36m/s 时正常工作，在55m/s 时不破坏。

12工（gōng）作温度和湿度

基站天线应在环境温度-40℃-+65℃范围内（nèi）正常工作（zuò）。基站天线应在环境相（xiàng）对湿度0-100%范围（wéi）内正常工（gōng）作（zuò）。

13雷电（diàn）防护

基站天线所有射频输入端口均（jun1）要求直流直接接地。

14三防能力（lì）

基（jī）站天线必须具备三防能力，即：防潮、防盐雾、防霉菌。对（duì）于基站全向天线必须允许天线倒置安（ān）装，同时满足三防（fáng）要求。

15天线的种类

天（tiān）线（xiàn）按方向性划分有定向天线和（hé）全向天（tiān）线；按（àn）极化形式分有单极（jí）化和双（shuāng）极（jí）化（huà）天线（xiàn）。在不同（tóng）场合、不（bú）同（tóng）地形、不同用户分布等情（qíng）况时应采用（yòng）不同的天线形式。天线的种（zhǒng）类（型号）很多。

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