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02-天馈线技术 (20170103150451)


天馈线技术

学习目标 ?掌握天线工作原理和主要性能指标; ?掌握天线的种类和学会设计中天线的选型; ?掌握天馈线测试方法及测试仪表Site Master的使用,学会 天馈线故障排查; ?掌握天馈线的安装规范; ?掌握网优中天线的调整。

目录

1.基站天馈线的结构 2.天线的工作原理 3.天线的性能参数 4.天线类型 5.天线的选型 6.馈线的种类和选择 7.天馈线的安装 8.天馈线的维护 9.天线的调整

基站天馈线的结构

天线

1/2” 线卡

7/16接头

1/2”跳线

塔顶放大器

7/8”电缆 接地卡 机房 1/2跳线

/8“ Cable

r

避雷器

接地卡

接地极 BTS机架

目录

1.基站天馈线的结构 2.天线的工作原理 3.天线的性能参数 4.天线类型 5.天线的选型 6.馈线的种类和选择 7.天馈线的安装 8.天馈线的维护 9.天线的调整

天线的工作原理

?天线的作用 天线是发射机发射无线电波和接收机接收无线电波的装 置,发射天线将传输线中的高频电磁能转换为自由空间的 电磁波,接收天线将自由空间的电磁波转换为高频电磁能 。因此,天线是换能装置,具有互易性。天线性能将直接 影响无线网络的性能。

天线的工作原理
? 当导线载有交变电流时,就可以 形成电磁波的辐射; ? 如果两导线的距离很近,导线中 电流方向相反,感应电动势互相 抵消,因此辐射很微弱; ? 如果将两导线张开,由于两导线 的电流方向相同,辐射较强; ? 当导线的长度可与波长相比拟时 ,导线上的电流就大大增加,因 而就能形成较强的辐射; ? 通常将上述能产生显著辐射的直 导线称为振子; ? 两臂长度均为1/4波长的振子叫做 对称半波振子。

天线的工作原理
天线的结构 ?天线是由一系列半波振子叠加而成

1/4 Wavelength 1/2 Wavelength 1/4 Wavelength Dipole

内部组成:槽板、馈电网络、振子 外部组成:天线罩、端盖、接头

天线的工作原理
? 电磁波的极化 极化是描述电磁波场强矢量空间指向的一个辐射特性,当没有特别 说明时,通常以电场矢量的空间指向作为电磁波的极化方向,而且是 指在该天线的最大辐射方向上的电场矢量来说的。电场矢量在空间的 取向在任何时间都保持不变的电磁波叫直线极化波,有时以地面作参 考,将电场矢量方向与地面平行的波叫水平极化波,与地面垂直的波 叫垂直极化波

垂直极化波

水平极化波

天线的工作原理

?电磁波的极化 电场矢量在空间的取向有的时候并不固定,电场失量端 点描绘的轨迹是圆,称圆极化波;若轨迹是椭圆,称之为 椭圆极化波,椭圆极化波和圆极化波都有旋相性。不同频 段的电磁波适合采用不同的极化方式进行传播,移动通信 系统通常采用垂直极化,而广播系统通常采用水平极化, 椭圆极化通常用于卫星通信。

天线的工作原理

? 天线的极化 天线辐射的电磁场的电场方向 就是天线的极化方向。垂直极化 波要用具有垂直极化特性的天线 来接收;水平极化波要用具有水 平极化特性的天线来接收;当来 波的极化方向与接收天线的极化 方向不一致时,在接收过程中通 常都要产生极化损失。如图5-5 所示。

垂直极化

水平极化

+45度倾斜极化

-45度倾斜极化

天线的工作原理
? 天线的极化 目前常见的极化方式有单极化天线、双极化天线两种,其本质都是线 极化方式。双极化天线利用极化分集来减少移动通信系统中多径衰落 的影响,提高基站接收信号质量的,有0°/90°、45°/-45°两种极 化天线。其中45°/-45°双极化天线是比较常用的。双极化天线是两 个天线为一个整体,分别传输两个独立的波,两付天线的振子相互呈 垂直排列。双极化天线减少了天线的数目,施工和维护更加简单。如 图5-6所示。

天线的工作原理
双极化天线 ?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

目录

1.基站天馈线的结构 2.天线的工作原理 3.天线的性能参数 4.天线类型 5.天线的选型 6.馈线的种类和选择 7.天馈线的安装 8.天馈线的维护 9.天线的调整

天线的性能参数
电性能参数 Electrical properties ? 工作频段 ? 输入阻抗 ? 驻波比 ? 极化方式 ? 增益 ? 方向图 ? 水平、垂直波瓣3dB宽度 ? 下倾角 ? 前后比 ? 旁瓣抑制与零点填充 ? 功率容量 ? 三阶互调 ? 天线口隔离

机械参数 Mechanical properties ? 尺寸 ? 重量 ? 天线罩材料 ? 外观颜色 ? 工作温度 ? 存储温度 ? 风载 ? 迎风面积 ? 接头型式 ? 包装尺寸 ? 天线抱杆 ? 防雷

天线的方向图
? 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阵子的排列以及各阵子馈电相位的变化 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,而某些方向上能量被减弱,即形成一个个波瓣(或波 束)和零点。能量最强的波瓣叫主瓣,上下次强的波瓣叫第一旁瓣, 依次类推。对于定向天线,还存在后瓣。

天线的方向图

对称半波振子方向图

顶视

侧视

全向天线方向图

定向天线方向图

增益
天线的增益 ? 指在输入功率相等的条件下,实际 天线与理想的辐射单元或半波振子 在空间同一点处所产生的场强的平 方之比,即功率之比。 ? 一般与天线方向图有关,方向图主 瓣越窄,后瓣、旁瓣越小,增益越 高。 ? 单位:dBi或dBd ? dBi是以理想点源天线增益为参考基 准——Isotropic。 ? dBd是以半波振子天线增益为参考基 准——Dipole。 ? dBi= dBd+2.15 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,但天线本身并没有把增加所辐射信号的能量,它只是 通过天线阵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

前后比
前后比:前后抑制比是指天线在主瓣方向与后瓣方向信号辐射强度之比,天
线的后向180°±30°以内的副瓣电平与最大波束之差,用正值表示。一般天线 的前后比在18~45dB之间。对于密集市区要积极采用前后比抑制大的天线。

后向功率
F/B = 10 log
(前向功率) 后向功率)

前向功率
typically : 25dB

波束宽度

波 束 宽 度
方位(即水平面方向图)

俯仰面(即垂直面方向图)

波束宽度
水平波瓣3dB宽度:基站天线水平半功率角有360°、210°、120°、
90°、65°、60°、45°、 33°等,城市中最常用的是65° ? 定向天线:65°/90°/105°/120 ° 360° 全向天线:

波束宽度
垂直波瓣3dB宽度:垂直半功率角有6.5°、13°、25°、78°等。
城市中最常用的是13°

定向天线:

全向天线:

水平垂直方向增益系数

? 一般在方向图主瓣3dB范围内增 益最大,其他范围增益将减少, 用方向系数来表示,包括水平增 益系数和垂直增益系数,单位为 dB ? 可以看到,在水平3dB范围,水 平方向的增益系数变化不大,不 超过3dB,而一旦超过水平3dB的 边缘线(与主方向水平夹角在 32~33度左右),水平增益系数 就急剧下降。 ? 特别在50~60度的区域,对于目 前较普遍的3小区基站,该区域 处于的两个小区交界处,水平增 益系数最小,因此,该区域容易 成为弱信号区。

与主方向水平夹角(度) 0 10 20 30 40 50 60 70

方向系数(dB) 0 -0.3 -1.2 -2.8 -4.8 -7.4 -10.3 -13.6

水平垂直方向增益系数
? 在实际工程中,如果基站四周的话务以及建筑物分布不均衡,可以适 当调整个别小区的天线水平方位角,使得主话务区得到有效覆盖。其 它区域看起来虽然水平增益系数更低了,但或者由于建筑物相对稀疏 而使得传播损耗减少,结果信号可能并不弱;或者是由于话务稀疏, 可以不必在意。调整小区的天线方位角,同时需要注意干扰源和可能 产生的干扰,避免解决了覆盖的问题,带来了干扰的问题,这两个方 面需要综合考虑。

水平垂直方向增益系数
? 除了包括天线水平方向增益系数外,还 包括垂直方向增益系数。垂直方向上的 增益系数容易为大家所忽视,但实际上 是非常重要的 ? 天线的垂直面也有3dB角,并且垂直面的 3dB角往往相对水平要小。以 Kathrein730368天线为例,增益为 15.5dBi,65度水平3dB角,13度垂直3dB 角,其垂直方向图上的几个关键数据( 取样频率:947.5MHz)如下 ? 从上面数据可以看到,在垂直3dB角范围 内,垂直增益系数变化不大,但超过3dB 角(与垂直面主方向夹角为6.5度),垂 直增益系数剧减 ? 天线的垂直增益系数,体现了接收区域 与基站天线在垂直面上的夹角,在基站 天线高度确定的情况下,表示为离基站 天线距离的远近。天线的垂直方向图与 天线下倾大有联系,如果下倾不当,容 易造成弱信号区。
与主方向垂直夹角(度)
0 2 4 6 8 9 10

方向系数(dB)
0 -0.2 -1.0 -2.5 -4.7 -6.5 -8.4

11
12

-10.6
-13.4

13
14

-17.1
-21.6

零点填充和上副瓣抑制

零点填充 零点填充,基站天线垂直面内采用赋形波束设计时,为了使业务区内的辐射电 平更均匀,下副瓣第一零点需要填充,不能有明显的零深。高增益天线由于其 垂直半功率角较窄,尤其需要采用零点填充技术来有效改善近处覆盖。 通常零 深相对于主波束大于-26dB即表示天线有零点填充,有的供应商采用百分比来表 示,如某天线零点填充为10%,这两种表示方法的关系为: Y dB=20log(X%/100%) 如:零点填充10%,即X=10; 用dB表示:Y=20log(10%/100%)=-20dB 上副瓣抑制 上副瓣抑制,对于小区制蜂窝系统,为了提高频率复用效率, 减少对邻区的同 频干扰,基站天线波束赋形时应尽可能降低那些瞄准干扰区的副瓣,提高 D/U 值,上第一副瓣电平应小于-18dB,对于大区制基站天线无这一要求。

工作频段

Optimum 1/2 wavelength for dipole at 860MHz

at 824 MHz

at 896 MHz
Antenna Dipole

工作带宽( BANDWIDTH )= 896 - 824 = 72MHz

输入阻抗

? 50?
Antenna Cable

50 ohms
50 ohms

驻波比(VSWR)

Forwarda: 10W 50 ohms Backward: 0.5W 80 ohms

9.5 W

假设基站发射功率是10W,反射回0.5W,由此可算出: 反射系数: Γ=开平方(0.5/10)=0.2238 驻波比:VSWR=(1+Γ)/(1- Γ)=1.57 回波损耗: RL=10lg(10/0.5)=13dB, 回波损耗与反射系数的关系:RL=-20lg Γ 一般要求天线的驻波比小于1.5,驻波比是越小越好,但工程上没有必要追 求过小的驻波比。

回波损耗
回波损耗RL ?RL=10lg(入射功率/反射功率),以分贝表示 ?RL的值在0dB到无穷大之间,回波损耗越小表示匹配越差, 反之则匹配越好。0dB表示全反射,无穷大表示完全匹配。 ?在移动通信中,一般要求回波损耗大于14dB(对应 VSWR=1.5) ?例如Pf=10W,Pr=0.5W,则RL=10lg(10/0.5)=13dB ?VSWR与RL值有一个转换关系

天馈线匹配及其他
?当馈线和天线匹配时,高频能量全部被负载吸收,馈线上 只有入射波,没有反射波。馈线上传输的是行波,馈线上 各处的电压幅度相等,馈线上任意一点的阻抗都等于它的 特性阻抗。 ? 而当天线和馈线不匹配时,也就是天线阻抗不等于馈线特 性阻抗时,负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收 ,而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回来形 成反射波 ?端口隔离度:对于多端口天线,如双极化天线、双频段双 极化天线,收发共用时端口之间的隔离度应大于30dB。 ?三防能力:基站天线必须具备三防能力,即:防潮、防盐 雾、防霉菌。对于基站全向天线必须允许天线倒置安装, 同时满足三防要求

下倾角 下倾角(Down Tilt)

天线下倾是常用的一种增强主服务区信号电平,减小对其他小区干扰的一种重要手段。 通常天线的下倾方式有机械下倾、电子下倾两种方式。机械下倾是通过调节天线支架 将天线压低到相应位置来设置下倾角;而电子下倾是通过改变天线振子的相位来控制 下倾角。当然在采用电子下倾角的同时可以结合机械下倾一起进行

电调下倾原理

无下倾时在馈电网络中 路径长度相等

有下倾时在馈电网络中 路径长度不相等

天线下倾

不下倾 Non down tilt

电调下倾 Electronic downtilt

机械下倾 Mechanical downtilt

天线下倾

?设计天线倾角时必须考虑因素有:天线挂高,方位角,增 益,垂直半功率角以及小区的覆盖范围。如图5-15。 ?α=arctan(H/D) +β/2(R<1000米的密集组网) ?α是下倾角,β是天线垂直半功率点张角

H β/2 α

D

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1.基站天馈线的结构 2.天线的工作原理 3.天线的性能参数 4.天线类型 5.天线的选型 6.馈线的种类和选择 7.天馈线的安装 8.天馈线的维护 9.天线的调整

天线类型

?按工作频带分有800MHZ、900MHZ、1800MHZ、1900MHZ; ?按极化方式分有垂直极化天线、水平极化天线、+450线极 化天线、圆极化天线; ?按方向图分有全向天线、定向天线; ?按下倾方式分有机械下倾、电调下倾; ?按功能分有发射天线、接收天线、收发共用天线。 ?天线的发展趋势是向多频段、多功能、智能化方向发展。

天线类型

? 机械天线 所谓机械天线,即指使用机械调整下倾角度的移动天线 。机械天线安装好后,如果因网络优化的要求,需要调 整天线背面支架的位置改变天线的倾角来实现。在调整 过程中,虽然天线主瓣方向的覆盖距离明显变化,但天 线垂直分量和水平分量的幅值不变,所以天线方向图容 易变形。实践证明:机械天线的最佳下倾角度为1?5度; 当下倾角度在5?10度之内变化时,其天线方向图稍有变 化但变化不大;当下倾角度在10?15度之间变化时,其天 线方向图变化较大;当机械天线下倾超过15度以后,天 线方向图形状改变很大。机械天线下倾角调整非常麻烦 ,一般需要维护人员爬到天线安装处进行调整。

天线类型

?电调天线 所谓电调天线,即指使用电子调整下倾角度的移动天线 。电子下倾的原理是通过改变天线阵天线振子的相位,改 变垂直分量和水平分量的幅值大小,改变合成分量场强强 度,从而使天线的垂直方向性图下倾。由于天线各方向的 场强强度同时增大和减小,保证在改变倾角后天线方向图 变化不大,使主瓣方向覆盖距离缩短,同时又使整个方向 性图在服务小区扇区内减少覆盖面积但又不产生干扰。

天线类型
? 全向天线 ? 全向天线在水平方向上有均匀的辐射方向图。不过从垂直方向上看, 辐射方向图是集中的,因而可以获得天线增益。如图5-17所示。 ? 把偶极子排列在同一垂直线上并馈给各偶极单元正确的功率和相位, 可以提高辐射功率。偶极单元数每增加一倍(也就相当于长度增加一 倍),增益增加3dB。典型的增益是6?9 dBd。受限制因素主要是物理 尺寸。例如9 dBd增益的全向天线,其高度为3m。

天线类型 ?定向天线 ?这种类型天线的水平和垂直辐射方向图是非均匀的。它经 常用在扇形小区。因此也称为扇形天线。辐射功率或多或 少集中在一个方向。定向天线的典型值是9 ?16 dBd

天线类型 ?特殊天线 ?这种天线用于特殊用途,如室内、隧道使用。

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1.基站天馈线的结构 2.天线的工作原理 3.天线的性能参数 4.天线类型 5.天线的选型 6.馈线的种类和选择 7.天馈线的安装 8.天馈线的维护 9.天线的调整

天线的选型
?移动通信网络中,天线的选择是一个很重要的部分,应根 据网络的覆盖要求、话务量、干扰和网络服务质量等实际 情况来选择天线。天线选择得当,可以改善覆盖效果,减 少干扰,改善服务质量 ?根据地形或话务量的分布可以把天线使用的环境分为8 种 类型:市区(高楼多,话务大)、郊区(楼房较矮,开阔 )、农村(话务少)、公路(带状覆盖)、山区(或丘陵 ,用户稀疏)、近海(覆盖极远,用户少)、隧道、大楼 室内。

天线的选型
市区基站天线选择 应用环境特点:基站分布较密,要求单基站覆盖范围小,希望尽量减少越区覆 盖的现象,减少基站之间的干扰,提高频率复用率。 天线选用原则: 1、极化方式选择:由于市区基站站址选择困难,天线安装空间受限,建议选用 双极化天线; 2、方向图的选择:在市区主要考虑提高频率复用度,因此一般选用定向天线; 3、半功率波束宽度的选择:为了能更好地控制小区的覆盖范围来抑制干扰,市 区天线水平半功率波束宽度选60~65°。在天线增益及水平半功率角度选定后, 垂直半功率角也就定了; 4、天线增益的选择:由于市区基站一般不要求大范围的覆盖距离,因此建议选 用中等增益的天线。同时天线的体积和重量可以变小,有利于安装和降低成本。 根据目前天线型号,建议市区天线增益视基站疏密程度及城区建筑物结构等选 用15-18dBi增益的天线。若市区内用作补盲的微蜂窝天线增益可选择更低的天 线如10-12dBi的天线; 5、预置下倾角及零点填充的选择:市区天线一般来都要设置一定的下倾角,因 此为增大以后的下倾角调整范围,可以选择具有固定电下倾角的天线(建议选 3-6°)。由于市区基站覆盖距离较小,零点填充特性可以不作要求;

天线的选型

6、下倾方式选择:由于市区的天线倾角调整相对频繁,且有的天线需要设置较 大的倾角,而机械下倾不利于干扰控制,所以在可能的情况下建议选用预置下 倾天线。条件成熟时可以选择电调天线; 7、下倾角调整范围选择:由于在市区出于干扰控制的原因,需要将天线的下倾 角调得较大,一般来说电调天线在下倾角的调整范围方面是不会有问题的。但 是在选择机械下倾的天线时,建议选择下倾角调整范围更大的天线,最大下倾 角要求不小于14°; 8、在城市内,为了提高频率复用率,减小越区干扰,有时需要设置很大的下倾 角,而当下倾角的设置超过了垂直面半功率波束宽度的一半时,需要考虑上副 瓣的影响。所以建议在城区选择第一上副瓣抑制的赋形技术天线,但是这种天 线通常无固定电下倾角。
推荐:半功率波束宽度65°/中等增益/带固定电下倾角或可调电下倾+机械下倾 的双极化天线。

天线的选型
? 市区基站天线选择

a、通常选用水平半功率角60~65°的定向天线;
b、一般选择15dBi左右的中等增益天线; c、最好选择带有一定电下倾角(3~6°)的天线; d、建议选择双极化天线。
? 郊区基站天线选择

a、根据实际情况选择水平半功率角65°或90°的定向天线; b、一般选择15~18dBi的中、高增益天线; c、根据具体情况决定是否采用预置下倾角; d、双极化和垂直极化天线均可选用。

天线的选型
? 农村基站天线选择

a、根据具体情况和要求选择90°、120°定向天线或全向天线;

b、所选的定向天线增益一般比较高(16~18dBi); c、一般不选预置下倾天线,高站可优先选择零点填充天线; d、建议选择垂直极化天线。
? 公路基站天线选择

a 、一般选择窄波束、高增益的定向天线,也可以根据实际情况 选择8字型天线、全向天线;

b 、公路基站对覆盖距离要求高,因此一般不选预置下倾角天线;
c、建议选择垂直极化天线; d、所选定向天线的前后比不宜太高。

天线的选型

电调天线
在城镇繁华区域,不但多径反射复杂,

而且频率复用规划的站址相互制约、相互干
扰严重。还有,某些场景的话务量变化复杂 ,比如一天中白天和夜晚的话务量来自不同 的局部区域,或者平时和节假日的话务量来 自不同的局部区域等等。要平衡和解决这些 矛盾的较好办法是采用连续电调基站天线。

使用环境

天线描述

下倾角

型号

话务量较大的市区
话务量中等的市区

双极化连续电调65度15dBi天线
双极化连续电调65度17dBi天线

0-14°连续可调
0-10°连续可调

ODP-065R15DB(V)
ODP-065R17DB(V)

天线的选型
? 低增益天线
? 城市人口密集的市区和商业中心,话务量越来越多,基站也越来越密集, 每个基站的覆盖半径也越来越小; ? 常规使用的65度15、17dBi天线需要增大下倾角度来满足覆盖要求,但是 随着下倾角的增大,将带来波束的变形,严重影响覆盖质量。 ? 为了解决上述问题,低增益天线得到广泛应用。 ? 低增益天线还具有尺寸小,安全系数高,更适合美化;垂直面波束宽度宽 ,覆盖更均匀等优点。

? 隧道覆盖推荐选择10-12dB的八木/对数周期/平板天线安装在隧道口内 侧对2km以下的公路隧道进行覆盖。 ? 室内覆盖推荐室内使用的全向天线:2dBi/垂直极化/全向天线。定向 天线:7dBi/垂直极化/90度的定向天线。

天线的选型 窄波束天线
铁路、国道、高速公路等道路地区,如果覆盖目标仅为高速公路或铁路等 交通干线 ,可以选择一些波瓣宽度为30度左右的高增益天线。由于主瓣宽 度较小,增益通常都在18dBi以上。
天线种类 800、900MHz, 32°21dBi 800、900MHz, 32°18dBi 800、900MHz, 32°21dBi 天线尺寸(mm) 2615×589×76.5 1415×572×141 2615×572×141 预置电下倾角 3° 连续电调0~14° 连续电调0~7°

建议优先选择“8”字形天线或S0.5/0.5 配置,以减少高速移动 用户接近/离开基站附近时的切换

天线的选型
天线高度设计 ?同一基站不同小区的天线可以有不同的高度; ?对于地势平坦的市区,一般天线的有效高度为30m左右; ?对于郊县基站,天线高度可适当提高,一般在40m左右; ?天线高度过高会降低天线附近的覆盖电平(俗称“塔下黑 ”),特别是全向天线该现象更为明显。 ?天线高度过高容易造成严重的越区覆盖问题,影响网路质 量。

天线的选型
天线方位角设计 ?应从整个网络的角度考虑,在满足覆盖的基础上,尽可能 保证市区各基站三扇区天线方向一致,局部微调; ?城郊接合部、交通干道、郊区孤站可根据重点覆盖目标对 天线方向进行调整; ?天线的主瓣方向指向高话务密度区; ?市区相邻扇区天线交叉覆盖深度不宜超过10%; ?郊区、乡镇等地相邻小区交叉覆盖深度不宜太深,同基站 相邻扇区天线夹角不能小于90度; ?为防止越区覆盖,密集市区应避免天线主瓣正对较直的街 道。

天线的选型
天线下倾角的设计 ?要达到既能减少相邻小区干扰,有可以满足覆盖的目的; ?要综合考虑基站的发射功率、天线的高度、小区覆盖范围 、无线传播环境等因素; ?密集市区考虑带电调下倾的天线; ?郊区和农村使用机械下倾天线。

目录

1.基站天馈线的结构 2.天线的工作原理 3.天线的性能参数 4.天线类型 5.天线的选型 6.馈线的种类和选择 7.天馈线的安装 8.天馈线的维护 9.天线的调整

馈线的种类和选择

目录

1.基站天馈线的结构 2.天线的工作原理 3.天线的性能参数 4.天线类型 5.天线的选型 6.馈线的种类和选择 7.天馈线的安装 8.天馈线的维护 9.天线的调整

天馈线的安装

? 目前的天线主要分为全向型天线与定向天线。全向天线为圆柱形,一 般为垂直安装,接收天线向上,而发射天线向下。做发射天线时,排 水口向上,应封住;做接收天线时,排水口向下,不封住。因接收天 线向上,天线顶上会进水,故在下面馈线口边有一个排水孔,安装时 应将此孔留出,不能封住,否则长期使用后会引起积水。

接收天线

发射天线
全向天线

排水口 软馈口

天馈线的安装

?定向天线为板状形,有两个数据:方位角与下倾角。方位 角为正北顺时针转与天线指向的夹角,下倾角为天线与垂 直方向的夹角。








天馈线的安装
? 硬馈线弯角应大于90度,软馈线可以盘起,但半径应大于20厘米。室 内与室外的接地是分开的,室内采用市电引入的地线,室外采用大楼 地网,接地点应在尽量接近地网处,而且应在下铁塔转弯之前1米处接 地,或者是在下天台(楼顶)转弯之前1米处接地,一个接地点不应超 过两条馈线的接地,接硬馈线的接地点采用生胶密封,而接地网的接 地点应用银油涂上。 室内接地点
避雷针 25方线

馈线

馈线室外接地点 下塔前1至1.5米

馈 线 室 内 接 地 点

无 线 机 架

电 源 架

配 线 架

室内主地线 (35-50方) 铁塔与大楼钢筋 相接,没有钢筋时, 单独引一地线 室内接地排,附墙 安装. 50-70方线

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1.基站天馈线的结构 2.天线的工作原理 3.天线的性能参数 4.天线类型 5.天线的选型 6.馈线的种类和选择 7.天馈线的安装 8.天馈线的维护 9.天线的调整

任务提出

?案例:用户投诉基站附近信号很弱,维护人员查基站主设 备无告警,而天馈线系统有驻波比告警。显然是发射天馈 线系统出了故障,如何判断是哪根天馈线出了故障?故障 点在哪里呢?

天馈线测试仪
天馈线测试仪种类 ?TDR(时域反射仪)
专用于测故障点

?HP8954E
专用于测SWR(驻波比)

?SITE MASTER(安立S331D/安捷伦N9330A)
用于测试频域特性(SWR)与DTF(故障点定位)

频域特性与故障点测量原理
?频域特性测试原理 不论是什么样的射频馈线都有一定反射波产生,另外还 有一定的损耗,频域特性的测量原理是:仪表按操作者输入 的频率范围,从低端向高端发送射频信号,之后计算每一个 频点的回波,后将总回波与发射信号比较来计算SWR值。

频域特性与故障点测量原理 ?DTF的测试原理 ? 仪表发送某一频率的信号,当遇到故障点时,产生反 射信号,到达仪表接口时,仪表依据回程时间X和传输速率 来计算故障点,并同时计算VSWR,所以DTF的测试与两个因 数有关:PROP V-传输速率,LOSS-电缆损耗。

天馈线测试仪使用
? S331D介绍 ? 操作步骤 ? 选择测试天线的频率范围 ? 测试仪表较准 ? 输入天馈线的参数 ? 测试连接Test Set-Up ? 驻波比(VSWR)过高是最常见的天 馈系统故障之一,一般是由于天 线、硬馈线和软跳线的接口松动 或进水引起,少数情况下也可能 是由天线本身的问题引起

目录

1.基站天馈线的结构 2.天线的工作原理 3.天线的性能参数 4.天线类型 5.天线的选型 6.馈线的种类和选择 7.天馈线的安装 8.天馈线的维护 9.天线的调整

天线的调整

? 天线高度的调整
? 无线信号所能到达的最远距离(即基站的覆盖范围)是由天线高 度决定的。天线架设过高,会带来话务不均衡、系统内干扰、孤 岛效应的问题。随着基站站点增多,必须降低天线高度

? 天线俯仰角的调整
? 理论上,俯仰角的大小可以由以下公式推算: ? ?=arctg(t/R)+β/2 ? 其中?为天线的俯仰角,h为天线的高度,R为小区的覆盖半径。 β为垂直半功率张角 ? 上式是将天线的主瓣方向对准小区边缘时得出的。在实际工作中 ,调整的角度在理论值的基础上加1-2度。

? 天线方位角的调整
? 实际覆盖范围和理想模型之间的出入。 ? 有时候用于均衡话务。 ? 解决盲区和弱信号覆盖

案例1 ?例子1: ?基站采用无电子下倾的Kathrein730368定向天线,天线挂 高70米,天线下倾角为0度,准平坦地型,结果发现小区前 向大致300~400米区域信号较弱,部分房子里没有信号。 ?为什么会这样?明明就在塔底下?。。。难道灯下也会黑 ?。。。。 ?分析垂直面的剖面图,如下
主方向

? 300米

案例1
? 这是个比较尴尬的区域,在这个 区域内,传播损耗开始迅速变大 ,而又未得到天线增益的有效补 偿,因此信号反而会变弱,再由 于建筑物的贯穿损耗作用,房子 里就可能没信号了。 ? 如果距离再近一些,如100~200米 ,由于离基站较近,且入射角较 大,接近于自由空间的传播损耗 (22~28dB/dec,dec表示10倍的 距离),因此传播损耗较小,因 而信号也较强;而距离再远些, 如大于500米,则进入垂直3dB主 波束范围之内,垂直增益系数发 挥了作用。

查天线的垂直方向图, 13度处的垂直增益系数为-17dB, 10度处的垂直增益系数为 -8.4dB; 比3dB范围的垂直增益 至少分别低14dB和5.4dB。

案例1

?解决方法: ?方案一:将天线下倾3~5度,则天线的垂直增益系数增 大了。不妨设4度,此时300米对应垂直面主方向9度, 400米对应6度,查表可知,垂直增益系数分别为-6.5dB 和-2.5dB,信号强度至少可以改善3~8dB。此时远端的 信号将减弱1~2dB。 ?方案二:使用零点补偿(Null-Filled)天线,补偿系 数为20%左右。 ?结论: ?对于高站的定向天线,在照顾远距离覆盖的同时,需要 适度下倾,避免近端信号偏弱。

案例2

? 例子2: ? 基站采用无电子下倾的 Kathrein730368定向天线,天线 挂高70米,天线下倾角为8度, 离基站1km处有一个山包,山包 的树冠相对基站地面高度40米, 基站与山包之间为平坦开阔地, 山包后面有一幢4层高建筑物, 结果发现建筑物内信号较弱,部 分房间里没有信号。

案例2
? 由于天线下倾8度,结果垂直面上主波束 对着山包,最强的绕射信号获得的增益 系数为-3dB左右(相当于垂直面6度的增 益系数),且多径波的信号都比较弱。 ? 此时,合适的处理方法是将天线下倾2度 ,使得主波束能够绕过山包,考虑到主 绕射信号的增强和多径信号的叠加效应 ,信号至少可以增强5dB。(实际例子的 解决方法是:调换成18.5dBi的高增益天 线,同时天线下倾2度,结果信号增强 15dB) ? 有时候,定向天线下倾过大,导致远端 的信号强度偏弱,达不到预计的覆盖要 求,这种情况大家能够理解,也是由于 垂直面的增益系数起的作用,远端接收 区域落在垂直3dB波束范围之外的缘故。 ? 容易忽略的情况是,在传播主方向上, 看不出不明显的阻挡,如一片连续的多 层建筑物(一般的居民小区或新村), 如果天线下倾不当,容易造成后面的建 筑物内信号偏弱的现象。

山包 70米

40米

1km

案例3
? 例子3: ? 基站采用无电子下倾的Kathrein730368定向天线,天线挂高40米,天 线下倾角为8度,小区前方是一个居民小区,为规则分布的建筑物,楼 高6层,估计20米,从小区前向开始到最后一排房子,共有9排。最后 一排房子距离基站天线大约1km。结果发现最后一排建筑物内信号较弱 ,部分房间里没有信号,只能到阳台上打电话。

主方向

下3dB线 强绕射信号线 上3dB线

案例3

? 分析: ? 由于距离的增大,传播损耗会增加 ;另外,如果多重屏障的绕射,绕 射次数越多则损耗越大。会不会由 于天线下倾过大,导致绕射次数过 多或绕射波的能量过小?能不能通 过简单的手段加以改善? ? 最后一排房子楼顶与天线发射点的 仰角近似为

? 解决方法: ? 可将天线下倾角改成5~7度,实际情 况,下倾角取为6度,结果信号增强 了3~5dB左右。(如果需要考虑越区 覆盖的情况,则两个方面必须进行 折衷处理,一般观点,解决信号覆 盖优先。)全向天线常见有两类问 题与垂直方向图有关。一类是基站 较高,近端信号偏弱,这类问题的 解决方法[参见];还有一类是天线 安装不竖直,导致一边信号较强, 一边信号偏弱。

? 由于天线下倾8度,意味着天线垂直 面的上边7度外的辐射信号才能绕过 屋顶,这部分在3dB之外或边缘,绕 射信号相对较弱,越过屋顶的其它 信号引起的反射信号也较弱,综合 的结果是信号偏弱。:


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