移动基站设备与维护 第二章（天馈系统）

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移动基站设备与维护 第二章

第二章 天馈系统

2.1无线电波的基础知识

1.无线电波

概念：是一种能量的传输的形式

电场和磁场在空间中相互交替变换，并且向前行进

在传播的过程中，电场和磁场在空间中处于相互垂直的，同时又垂直于传播方向

传播的速度：与介质有关系

• 在真空中传播速度等于 光速
• 在空气中的传播速度略小于光速，通常情况下认为他能等同光速

2.无线电波的极化

• 概念：无线电波在空间的传播时，其电场的方向是按照一定的规律进行进行变化。
• 方向：无线电波的电场方向

3.微波的传播的特性

• 无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同

移动通信系统大多使用微波频段

• 微波传播方式

直射和反射为主

• 微波主要传播特性

视距直线传播

多径传播：从发射源出来，在传播时，路径不同，终点可能相同

绕射能力弱

2.2 天线基本概念

天馈系统的组成

组成：

• 天线：用于接受无线信号，使用较多的板状天线（定向天线）
  • 注：在天线使用前，端口上应有保护盖，以免生成氧化物或进入杂质
• 馈线：有效的信号传输信号能量
  • 主馈线
  • 室外跳线
  • 室内超柔跳线

  馈线在进入馈线窗前设置回水弯，以免雨水进入机房

• 天馈线的支撑。固定，连接，保护部分：
  • 天线调支架：用于调整天线的俯仰角(范围:0°～15°)
  • 走线架：用于布放馈线、电源线和安装馈线卡
  • 馈线过线窗：穿过各类线缆，防止雨水、小动物及灰尘的进入
  • 走线架：用于布放馈线、电源线和安装馈线卡
  • 尼龙扎带
    • 尼龙黑扎带：室外不宜安装馈线卡处
    • 尼龙白扎带：室内
  • 接头密封件：用于室外跳线两端接头（与天线和主馈线相接）的密封
  • 接地装置：用来防雷和泄流，安装时与主馈线的外导体直接连接在一起，一般每根馈线装三套，分别装在馈线的上、中、下部位，接地点方向必须顺着电流方向
  • 防雷保护器：用来防雷和泄流，装在主馈线与室内超柔跳线间。
    • （铁塔上安装的避雷针也是用来防雷泄流的。天馈系统必须安装在避雷针的45°角保护范围内。）

2.2.2天线的基本特征

基站天线的辐射特性就是直接影响无线链路的性能，天线的功能就是去控制能量的去向（辐射）

什么是振子？

振子就是能产生能量显著的辐射的直导线

• 半波对称振子
• 全波对称振子

1基站天线的辐射特性：

• 天线的方向性：指天线在特定方向上传输或接收信号的能力。一些天线具有定向性，可以在特定方向上获得更好的信号强度，而其他天线则具有全向性，能够在所有方向上均匀地传输或接收信号。
• 主要指标：
  • 方向性
    • 度量天线各个方向收发信号能力的一个指标 反映天线方向的选择性
    • 以图形方式表示为功率强度与夹角的关系
    • 二维方向图：工程设计 三维方向图：网络优化

• 波瓣宽度
  • –方向图中多个瓣：主瓣、副瓣（旁瓣）
  • –半功率(角)波束宽：主瓣的两半功率点间的夹角 3dB波瓣宽

主瓣波束宽度越窄,方向性越好,抗干扰能力越强

–水平波瓣宽——–扇区交界处覆盖 角度越大,在扇区交界处的覆盖越好，但当增大天线半功率角时，也越易发生波束畸变，形成越区覆盖 垂直波瓣宽——–覆盖范围（覆盖半径） 半功率角越小，偏离主波束方向时信号衰减越快，越容易通过调整天线倾角准确控制覆盖范围

• 前后比
  • –表明天线对后瓣抑制的好坏
  • –概念：天线方向图中，前后瓣最大电平之比
    • 前后比(dB)=10lg前向功率/反向功率
    • 值越大，天线定向接收性能越好
    • 基本半波振子天线的前后比为１
• 2增益：天线增益是指天线在特定方向上相对于参考天线（通常是等效全向辐射球）的信号增强能力。较高的增益表示天线能够更有效地传输或接收信号。
  • 概念：在相同输入功率下，天线在最大辐射方向上某点产生的辐射功率密度和将其用参考天线替代后在同一点的辐射功率密度之比

  

天线的增益：是指衡量天线朝着一个特定的方向收发信号的一个能力

基本增益

• 3极化：天线极化指的是电磁波传播时电场的振荡方向。常见的极化方式包括垂直极化和水平极化。天线的极化必须与发送或接收的信号极化相匹配，以确保最佳的信号传输效果。
  • 极化的类型 极化天线
  • 基站天线极化的选择
    • –基站天线一般采用的都是垂直放置的线极化天线
    • –基站天线开始采用双极化天线
      • 改善接收性能和减少基站天线数量
      • 大部分采用±45°极化方式 性能上一般是±45°极化方式优于垂直与水平极化方式
      • 具有电调天线的优点，可以降低呼损，减小干扰，提高全网的服务质量

–收发天线必须采用相同的极化方式

• 极化损失
  • –接收天线的极化应与发射侧一致（与来波方向一致），若不一致，会产生极化损失
  • –隔离度代表馈送到一种极化的信号在另外一种极化中出现的比例。
• 4带宽：天线的带宽是指在其工作频率范围内能够有效传输信号的能力。较宽的带宽意味着天线可以覆盖更广泛的频率范围，从而适用于更多不同频率的通信需求。

5.天线的输入阻抗

• 概念：天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比
• 最佳：天线输入阻抗是纯电阻 且等于馈线的特性阻抗（匹配）
• 馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波
• 输入阻抗与天线的结构和工作波长有关
• 一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω

零点填充：

–“塔下黑”：指基站铁塔下信号较弱

–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。

–通常零深相对于主波束大于-20dB即表示天线有零点填充

对于大区制基站天线无这一要求

高增益天线需采取零点填充有效改善近处覆盖

7 机械性能

• 天线尺寸和重量
• 风载荷：要求天线在36m/s 时正常工作，在55m/s 时不破坏
• 工作温度和湿度：

–环境温度为-40℃～+65℃

–环境相对湿度0 ～ 100%

• 雷电防护：基站天线所有射频输入端口均要求直流直接接地
• 三防能力：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

8 天线的工程参数

l方位角：天线的朝向，一般在网络规划时确定。

–方位角是以正北为0°，天线主瓣指向顺时针旋转的角度

–如图三扇区定向天线，第一扇区天线主瓣指向60°，第二扇区方位角为180 ° ，第三扇区方位角300°

–测试仪表：地质罗盘

–允许误差：±5°

• 俯仰角：天线向下的倾斜的角度
  • 为了改善覆盖的区域信号的质量，减少对其他的小区的干扰，在天线安装时想在的倾斜
  • 天线的倾角可用公式进行估算，其值为机械下倾角与电下倾角之和。
  • 仪表：坡度仪 测得的倾角为机械下倾角

挂高：天线中心点到地面的垂直高度。

在网络规划时考虑天线高度，一般指基站天线的有效高度，即天线海拔高度与3~5km内地面平均海拔高度之差。但在维护中挂高一般指天线中心点到地面的垂直高度。

9.天线的辐射特性的改变，振子辐射的方向性，

单一对称振子具有“面包圈”的方向图

l

对称振子组阵可把信号集中到所需方向 方向图为“扁平的面包圈”