在无线（xiàn）通信系统中，与外界传播媒介接口是天线（xiàn）系统。天线的选（xuǎn）取和设计直接关系（xì）到整个网络（luò）的（de）质量。

天线（xiàn）基础知识

在无线通信系统中，与外界传播媒介接口是天线系统（tǒng）。

天线（xiàn）辐射和接收无线电波：发射（shè）时，把高（gāo）频电流转换为电（diàn）磁波；接（jiē）收（shōu）时把（bǎ）电（diàn）磁波转换为高（gāo）频电流（liú）。

天线的型号、增益、方向（xiàng）图、驱动天（tiān）线功率、简单（dān）或（huò）复杂的（de）天线配置和天线极化等都影响系统的性能。

1天线增益

增（zēng）益是天线系统的最重要参数之一，天（tiān）线增（zēng）益的（de）定（dìng）义与全向天线或半波振（zhèn）子天线有关。全向辐射器是假设在所有方（fāng）向上都（dōu）辐射等功率（lǜ）的辐射器，在某一方向的天线增益是该（gāi）方向上的场强（qiáng）。定向辐射（shè）器在该方向产（chǎn）生辐（fú）射强度（dù）之比，见图1。

dBi 表示天线增益是方（fāng）向天线相对（duì）于全向辐射器的参考值，dBd是（shì）相对于半波振子（zǐ）天线参考值。

2方向图

天线的辐射电磁（cí）场在固定距（jù）离上随（suí）角坐标分（fèn）布的图形，称（chēng）为方（fāng）向（xiàng）图。用辐射场（chǎng）强表示（shì）的称为场强方向图，用（yòng）功（gōng）率密度表示的称之功率（lǜ）方向图，用（yòng）相（xiàng）位表示的称（chēng）为相位方向图。

天线方（fāng）向图是空间立体图（tú）形，但是通常（cháng）应用的（de）是两个互相垂（chuí）直的主平面內的方（fāng）向图（tú），称为平面方（fāng）向图。在线性（xìng）天线中，由于（yú）地（dì）面影响较大，都（dōu）采用垂直面和水（shuǐ）平面作为主平面。在面型（xíng）天线中，则采用E平面和H平面作（zuò）为两个主平面。归（guī）一化方向（xiàng）图取（qǔ）最大值为一。

在方（fāng）向（xiàng）图中，包含所需最大（dà）辐（fú）射方向的辐射波瓣叫天线主波瓣，也称天线波束。主（zhǔ）瓣之外的波瓣（bàn）叫副瓣或旁瓣或边，与主瓣相反方向上的旁瓣叫后瓣（bàn），见图（tú）2：全向天线水（shuǐ）平波瓣和垂直波瓣图，其天线（xiàn）外形为圆柱（zhù）型（xíng）；图3：定向（xiàng）天线水平波瓣（bàn）和垂（chuí）直波瓣图（tú），其天线外形为板状。

通常（cháng）会用到天线（xiàn）方向图的以下一些参数：

①零功率波瓣宽度（dù），指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。

②半功率点波瓣宽度，指最（zuì）大值下（xià）降到0.707（即下（xià）降3dB)点的夹角。

③副瓣电平，指副瓣（bàn）最大值和主瓣（bàn）最大值之比。前后比等。

3极化

极化是（shì）描述电磁波场强矢量（liàng）空间（jiān）指向的（de）一个辐射特（tè）性，当没有特别说明时，通常以电场矢量的空间指向作（zuò）为电磁波的极（jí）化（huà）方向，而（ér）且是指在该天（tiān）线（xiàn）的最（zuì）大辐射方向上的电场（chǎng）矢量来说的。

电场矢量在空间的取向（xiàng）在任何时间都保持不变的电磁波（bō）叫直线极化波，有时以地面作参考，将（jiāng）电（diàn）场矢量（liàng）方向与（yǔ）地面平行的波叫水平极化波，与（yǔ）地面垂（chuí）直的波叫垂直极化（huà）波。由于水平极化波（bō）和入射面垂直，故又称正交极（jí）化波（bō）；垂直（zhí）极化波的（de）电场矢（shǐ）量（liàng）与入（rù）射平（píng）面平（píng）行（háng），称之平行（háng）极化（huà）波（bō）。电场矢量和传播方向构成平面叫极化平面。

电场矢（shǐ）量在（zài）空间的取向有的时候（hòu）并不（bú）固定，电场失量端（duān）点描绘的（de）轨迹（jì）是圆，称圆极化波；若轨（guǐ）迹是椭圆，称之为椭圆极化（huà）波，椭（tuǒ）圆极化波（bō）和圆极化波都（dōu）有旋相性。

不论圆极化（huà）波（bō）或椭圆极化波，都（dōu）可由两个互相垂直线性极化（huà）波合成。若大小相等合成圆极化波，不（bú）相等则（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要的能量。这（zhè）种不需要的能量称为交叉极化辐射分量。对（duì）线极（jí）化天（tiān）线（xiàn）而言，交（jiāo）叉极（jí）化和预（yù）定的极化方向垂直。对于（yú）圆（yuán）极化（huà）天线，交叉极化与（yǔ）预订（dìng）极化的旋向（xiàng）相反。所以交叉极化称正交极化。

天（tiān）线其它技（jì）术指（zhǐ）标（biāo）

1电（diàn）压驻（zhù）波比（VSWR）

VSWR在移动（dòng）通信蜂窝系（xì）统的（de）基站天线中，其（qí）最大（dà）值应小于或等于1.5:1。若表示天线的输入阻抗，为天线的标称特性阻抗，则反射（shè）系数为（wéi），其中为50欧姆。也（yě）可以用回波损耗表示（shì）端（duān）口（kǒu）的匹配特性，，VSWR=1.5:1时（shí），R.L.=-13.98dB。天线（xiàn）输入阻抗与特性阻抗不一致时，产生的反射波和（hé）入射（shè）波（bō）在馈线上叠加形成驻（zhù）波（bō），其（qí）相邻电压（yā）最大值和最小值之（zhī）比就是电压驻（zhù）波比（bǐ）。电压驻波比过大，将缩短通信距离（lí），而且反射功率将返回发射机（jī）功（gōng）放（fàng）部分，容（róng）易烧坏功（gōng）放管，影响通信系统正（zhèng）常工作。

2前（qián）后比（F/B）

天线（xiàn）的后向180°±30°以（yǐ）内的副瓣电平与（yǔ）最大波束之差，用正值（zhí）表示（shì）。一（yī）般天线的前后比在18～45dB。对（duì）于密集市区要积极采（cǎi）用前后比（bǐ）大的天线，如40dB。

3端（duān）口隔（gé）离度

对于多（duō）端口（kǒu）天线（xiàn），如双极化天线、双频段（duàn）双极化天，收发共用时端口之间的隔离（lí）度应大于（yú）30dB。

4回波（bō）损耗

指在天线的接头处的反（fǎn）射功（gōng）率与入射功率的比（bǐ）值。回波损耗（hào）反映（yìng）了天线（xiàn）的匹配特性（xìng）。

5功率容量

指平（píng）均功（gōng）率容量，天线包括匹配、平衡、移相等其它耦合装置（zhì），其所承受的（de）功率是（shì）有限的，考虑（lǜ）到基（jī）站天线的实际最大输入功（单（dān）载（zǎi）波（bō）功率（lǜ）为20W),若（ruò）天线（xiàn）的 一（yī）个端口最多（duō）输入六（liù）个载波，则天线的输入功率为120W,因此天线的（de）单端口功率（lǜ）容量应大于200W（环境温（wēn）度为（wéi）65℃时）。

6零（líng）点填充（chōng）基

站天（tiān）线垂直（zhí）面内采用赋形波束设（shè）计时（shí），为了使（shǐ）业务区（qū）内的辐射电平更均匀，下副瓣第一零点需要填充，不能有（yǒu）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（tián）充，对于大区制（zhì）基（jī）站天线无这（zhè）一要求。高增益天线尤其需要采取零点填充技术来有效改善近处（chù）覆盖。

7上副瓣抑制

对（duì）于小区制蜂（fēng）窝系（xì）统（tǒng），为了提高（gāo）频率复用能力，减（jiǎn）少（shǎo）对邻区的同频干扰，基站天（tiān）线波（bō）束（shù）赋形（xíng）时应尽可能降低那些瞄准（zhǔn）干扰区的副瓣（bàn），提（tí）高 D/U值，上第一副瓣电平应小于-18dB，对于（yú）大区制基站天线无这（zhè）一要求。

8天线（xiàn）输入（rù）接口

为了改善无源交调及（jí）射（shè）频连（lián）接的可靠性，基站（zhàn）天线的（de）输入

接口采用7/16DIN-Female，在天线使用前，端口上应有保（bǎo）护盖（gài），以免生成氧化（huà）物或（huò）进入杂（zá）质。

9无源互调（PIM）

所谓无（wú）源互调特性是指接头，馈线，天线，滤波（bō）器等无源部件工作在多（duō）个载频的（de）大功率信号条件下由（yóu）于部（bù）件本身（shēn）存在非（fēi）线（xiàn）性而引起的互调效应。通常都认为无（wú）源部件是线（xiàn）性的，但是在大功率条件下无源（yuán）部件都不同程度地存在一定（dìng）的（de）非线性，这（zhè）种非（fēi）线性主要是由以下因素引起的：不同材料的（de）金属的（de）接触；相同材料的接（jiē）触（chù）表面不光滑（huá）；连（lián）接处不紧密（mì）；存在磁性物质等。互调产物的存（cún）在会对通信系统产生干扰，特别是落在接收带内的互调产物将对系（xì）统的接收（shōu）性能产生严重影响（xiǎng），因此在GSM系（xì）统中对（duì）接头，电缆，天线等无源部件的（de）互调特性都有严格的要（yào）求。我们选用的厂家（jiā）的（de）接头的无（wú）源互调指（zhǐ）标可达到-150dBc，电缆的无（wú）源互（hù）调（diào）指标可达到-170dBc，天线的无源互调指标可达到-150dBc。

10天（tiān）线（xiàn）尺寸和重量

为了便于天线储存、运输、安装及（jí）安全，在满足各项电气指标情况下，天（tiān）线（xiàn）的（de）外形尺寸应（yīng）尽可能小，重量尽可能轻。

11风载荷（hé）

基站天线通常安装（zhuāng）在（zài）高楼及铁塔上（shàng），尤其在沿海（hǎi）地区，常年（nián）风（fēng）速（sù）较大，要求天线（xiàn）在36m/s 时正常工作，在55m/s 时不破坏。

12工作温度和湿度

基站天（tiān）线应在（zài）环境（jìng）温度-40℃-+65℃范围内正（zhèng）常工作（zuò）。基站天线应在（zài）环境相对湿度0-100%范围（wéi）内（nèi）正常工作。

13雷电防护

基站天线所有射频输（shū）入端口均（jun1）要求直流直（zhí）接接地。

14三防能力

基站天线（xiàn）必须具备三防能力（lì），即：防潮、防盐（yán）雾、防霉菌。对于基站全向天线（xiàn）必须允许天线（xiàn）倒（dǎo）置安装，同时满（mǎn）足三（sān）防要求。

15天线的种类

天线按方向性划分有定（dìng）向天线和全向天线（xiàn）；按极化形式分有单极化和双极（jí）化天线。在不同场合、不同地形、不同用户分布等情况时应采用（yòng）不同的天（tiān）线（xiàn）形式（shì）。天线（xiàn）的种（zhǒng）类（型号）很多。

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