基站天线性能参数

发布网友 发布时间：2022-04-23 18:48

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热心网友 时间：2023-10-13 15:32

天线工作频率

无论天线还是其他通信产品，总是在一定的频率范围(频带宽度)内工作，其取决于指标的要求。通常情况下，满足指标要求的频率范围即可为天线的工作频率。

天线

一般来说，在工作频带宽度内的各个频率点上，天线性能是有差异的。因此，在相同的指标要求下，工作频带越宽，天线设计难度越大。

辐射参数

主瓣;

副瓣;

半功率波束宽度;

增益;

波束下倾角;

前后比;

交叉极化鉴别率;

上旁瓣抑制;

下零点填充;

根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：

半功率波束宽度

在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密度下降至一半时的角域宽度，也叫3dB波束宽度。

水平面的半功率波束宽度叫水平面波束宽度;垂直面的半功率波束宽度叫垂直波束宽度。

天线增益与波束宽度的关系：

水平面波束宽度

每个扇区的天线在最大辐射方向偏离±60º时到达覆盖边缘，需要切换到相邻扇区工作。在±60º的切换角域，方向图电平应该有一个合理的下降。电平下降太多时，在切换角域附近容易引起覆盖盲区掉话;电平下降太少时，在切换角域附近覆盖产生重叠，导致相邻扇区干扰增加。

理论仿真和实际应用结果表明：在密集建筑的城区，由于多径反射严重，为了减小相邻扇区之间的相互干扰，在±60º的电平下降至-10dB左右为好,反推半功率宽度约为65º;而在空旷的郊区，由于多径反射少，为了确保覆盖良好，在±60º的电平下降至-6dB 左右为好，反推半功率宽度约为90º。

水平面波束宽度、波束偏斜及方向图一致性决定了覆盖区方位向的性能好坏。

多径反射传播：

P ~~ 1/R^n

n = 2~4

±60º电平设计：

------------------

市区 n=3~3.5

9~10.5dB 下降

郊野：n=2

6 dB 下降

垂直面波束宽度及电下倾角精度

决定了网络覆盖区中距离向性能的好坏。

观察下图的垂直面方向图。波束应该适当下倾，下倾角度最好使得最大辐射指向图 中目标服务区的边缘。如果下倾太多(*)，服务区远端的覆盖电平会急剧下降;如果下倾太少，覆盖在服务区外，且产生同频干扰问题。

电下倾角度

最大辐射指向与天线法线的夹角。

前后比

抑制同频干扰或导频污染的重要指标.

通常仅需考察水平面方向图的前后比,并特指后向±30°范围内的最差值。

前后比指标越差，后向辐射就越大，对该天 线后面的覆盖小区造成干扰的可能性就越大。

特殊应用中才会考察垂直面方向图的前后比，比如基站背向区域有超高层建筑物。

天线增益

系指天线在某一规定方向上的辐射功率通量密度与参考天线(通常采用理想点源)在相同输入功率时最大辐射功率通量密度的比值。

天线增益、方向图和天线尺寸之关系

天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线重要的参数之一。

天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。

增益越高，天线长度越长。

天线增益的几个要点:

1)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。

2)天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长。

3)天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。

增益影响覆盖距离指标 ,合理选择增益!!!

提高天线增益，覆盖的距离增大，但同时会压窄波束宽度，导致覆盖的均匀性变差。天线增益的选取应以波束和目标区相配为前提，为了提高增益而过分压窄垂直面波束宽度是不可取的，只有通过优化方案，实现服务区外电平快速下降、压低旁瓣和后瓣，降低交叉极化电平，采用低损耗、无表面波寄生辐射、低VSWR的馈电网络等途径来提高天线增益才是正确的

交叉极化比

极化分集效果优劣的指标

为了获得良好的上行分集增益，要求双极化天线应该具有良好的正交极化特性，即在±60º的扇形服务区内，交叉极化方向图电平应该比相应角度上的主极化电平有明显的降低，其差别(交叉极化比)在最大辐射方向应大15dB，在±60º内应大于10dB，最低门槛也应该大于7dB，如图所示。如此，才可以认为两个极化接收到的信号互不相关。

副瓣抑制

抑制同频干扰或导频污染的辅助指标

对于城区建筑物密集的应用场景，一方面因通信容量大要求缩小蜂窝，另一方面因楼房遮挡和多径反射，难以实现大距离覆盖。通常采用增益13~15dBi的低增益天线，大下倾角做微蜂窝覆盖，从而，主波束的上侧第一、二旁瓣指向前方同频小区的可能性很大，这就要求在设计天线时，设法对上旁瓣进行抑制，从而降低干扰。

下零点填充

在某些特殊场景有限减少盲点的辅助指标

在天线设计时，对下零点进行适当填充，就可能减少掉话率。但零点填充要适可而止，当对零点填充要求较高时，增益损失较大，得不偿失。对于低增益天线，由于波瓣较宽，应用时通常下倾角较大，下旁瓣不参与覆盖，不需要进行零点填充。

多径的影响，导致近距离零点效应不明显或者消失。

方向图圆度

评估全向天线均匀覆盖效果的指标

仅需考察水平面方向图的圆度。评估举例：指标为±1dB，所有频点都需要优于该指标。

电压驻波比

电压驻波比(VSWR)：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。

电压驻波比是天线高效率辐射的基本指标要求。

在全频段内考察VSWR，取最大值为指标。

评估举例：指标为1.5，所有频点都需要优于该指标。

隔离度

是指某一极化接收到的另一极化信号的比例。

一般指双极化天线中两个极化直接的隔离。

三阶交调

确保天线发射的交调干扰不影响接收机的灵敏度

在全频段内考察PIM3，取最大值为指标。

可通过交调指标反映供应商天线产品的综合水平，特别是物料生产及装配过程的质量控制能力。

互调干扰的必要条件：足够强的互调信号电平+能够落入到系统接收频带

天线主要参数计量单位

计量单位说明

1) dB

相对值，表征两个量的相对大小关系，如A的功率比B的功率大或小

多少个dB时，可按10log(A功率值/B功率值)计算。

举例：A功率值为2W，B功率值为1W，即A相比B多了一倍，换算成dB单位为：

10log(2W/1W) ≈3dB

2) dBm

表征功率绝对值的量，也可认为是以1mw功率为基准的一个比值，计算为：10log(功率值/1mw)。

举例：功率值为10w，换算成dBm为10log(10w/1mw)=40dBm。

3) dBi及dBd

均表征天线增益的量，也是一个相对值，与dB类似，只是dBi及dBd有固定的参考基准：dBi的参考基准为全方向性理想点源，dBd的参考基准为半波振子。

举例：0dBd=2.15dBi

天线技术未来

高性能天线

面临不断增长的流量需求，提升网络容量，天线技术是关键。由于容量大小受限于SINR，通过天线技术来提升SINR，就必须最小化扇区间干扰，最大化集中化天线辐射能量。

射频部分和天线融合

总之，天线是任何一个无线电通信系统都不可缺少的重要组成部分。合理慎重地选用天线，可以取得较远的通信距离和良好的通信效果。

热心网友 时间：2023-10-13 15:32

大家都知道没有夭线也没有无线电通信天线能发射(接收)无线电波呢需要从两根导线上感应电流说起当距离近两根导线上有交变电流流动时(见图125A) ,导线上感应电流大小相等、方向相反电场被束缚两导线之间线外几乎没有辐射;把两根导线张开(见图I25B)部分电场能够散播周围空间当导线长度L增大与波长相比时导线上电流大大增加因而能形成较强辐射(见图125C)由此知两根导线辐射无线电波能力与导线长度和形状有关上从发射角度来讲述天线工作原理根据互易原理接收天线工作过程只过把发射过程反过来罢了上面两根张开导线辐射无线电波例子两臂长度相等振子叫对称振子经典、迄今使用广泛种天线当每臂长度1/4波长(全长1/2波长)振子.称半波对称振子单半波对称振子单独地使用也作抛物面天线馈源还采用多半波对称振子组成天线阵移动通信宏基站常用板状天线其实盒子里面由多半波对称振子组成天线阵列 天线增益—用来衡量天线朝特定方向收发信号能力选择基站天线重要参数之般来说增益提高主要依靠减小垂直面向辐射波瓣宽度而水平面上能保持全向辐射性能天线增益对移动通信系统运行质量极重要因决定蜂窝边缘信号电平增加增益确定方向上增大网络覆盖范围或者确定范围内增大收信电平富余量表征天线增益参数有dRd和dBia dBi相对于点源天线增益各方向辐射均匀;dBd相对于对称振子天线增益dBi = dBd千2. 15相同条件下增益越高电波传播距离越远般 GSM定向基站天线增益约18dBi全向约lldBio 何把全向天线变成定向天线要靠改变天线结构来实现通常采用增加反射板办法平面反射板放振子边构成扇形区域覆盖天线(见图1 -26)图也表明了反射板作用既能把功率反射单侧方向.也能提高天线增益了进步改进性能提高天线增益反射板还做成抛物反射面使天线辐射像光学探照灯样.把能量集小立体角内从而获得更高增益了提高天线增益通常两半波振子增加4乃至84半波振子排成垂直放置直线阵时其增益约8dB;侧再加有反射板构成四元式直线阵也常规板状天线其增益约1417dB同样八元式直线阵即加长型板状天线其增益1619dB当加长型板状天线长度也要增加许多常规板状天线1倍达2.4m左右(见图127) 方向图也天线重要参数发射夭线基本功能之把从馈线取得能量向周围空间辐射出去;之二把大部分能量朝所需方向辐射垂直放置半波对称振子具有平放面包圈形立体方向图(见图I -28A)立体方向图立体感强容易理解见图I -28B与图1 -28C)从图128B看出振子轴线方向上辐射零大辐射方向水平面上;而图I28C显示水平面上各方向辐射样大 通过若干对称振子组产生扁平面包圈把信号进步集水平面方向上加强对目标覆盖区域辐射控制由4半波对称振子沿垂线上下排列构成天线振子组其立体方向图和垂直面方向图见图1 - 29由此知设居民小区移动通信基站其天线主要向水平方向发射电波架设楼顶上天线会向下面屋内辐射无线电波 波瓣宽度天线常用重要参数天线方向图辐射强度大瓣称主瓣主瓣外侧称副瓣(或旁瓣)主瓣大辐射方向上辐射强度降低3dB两侧点夹角称波瓣宽度(又称半功率角)常图形方式表示(见图130A)波瓣宽度越窄天线方向性越好作用距离越远抗千扰能力越强 天线波瓣宽度分水平面波瓣宽度和垂直平面波瓣宽度天线垂直波瓣宽度般与该天线所对应方向上电波覆盖半径有关通过对天线垂直度(俯仰角)定范围内调节达改善小区覆盖质量目垂直平面半功率角有480, 330, 150, 8几种半功率角越小信号偏离主波束方向时衰减越快也越容易通过调整天线倾角来准确控制扇区覆盖范围基站天线水平波瓣宽度有利于电波覆盖小区交叠处理半功率角度越大扇区交界处覆盖越好天线水平半功率角常见有450, 600, 90等当提高天线垂直倾角时水平半功率角过大越容易发生波束畸变形成越区覆盖;角度越小扇区交界处覆盖越差般市心基站由于站距小天线倾角大通常多采用水平面半功率角小天线.郊区则选用半功率角大天线追问这些是天线的性能定义。那么在一定的频段和下倾角要求下，天线datasheet上面的这些性能参数是在哪种条件下测量的，比如最大频率和最大倾角等........