在无线通（tōng）信（xìn）系统中，与外界（jiè）传播媒介（jiè）接口（kǒu）是（shì）天线系统。天线（xiàn）的选取和（hé）设（shè）计直接关系（xì）到（dào）整个网络的质量。

天线基（jī）础知识

在无（wú）线通（tōng）信（xìn）系（xì）统中，与（yǔ）外界（jiè）传播媒介接口是（shì）天线系（xì）统。

天线辐射和接收无线（xiàn）电波：发射时，把高频电（diàn）流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流（liú）。

天线的型号、增益、方向图、驱动（dòng）天线功率、简单或复杂的天（tiān）线配置和天线极化等（děng）都（dōu）影响（xiǎng）系统的性能。

1天（tiān）线增益

增益是天（tiān）线系统（tǒng）的最重要（yào）参数（shù）之一，天线增（zēng）益的定义与全向天线或（huò）半波振（zhèn）子天线有关（guān）。全（quán）向辐（fú）射（shè）器是假设（shè）在所有方向上都辐（fú）射等功率的辐射器，在某（mǒu）一方向的天线增益是该方向上的场强。定向辐射器在该方（fāng）向产生辐（fú）射强度之比，见（jiàn）图1。

dBi 表示天线增益（yì）是方向（xiàng）天线相对于全向辐射（shè）器的参考值，dBd是相对于半波（bō）振子天线参考值。

2方向图

天线的辐射电磁场在固定距离上随角坐（zuò）标分布的图形（xíng），称为方向（xiàng）图。用辐射场强表示（shì）的称为场强（qiáng）方向图，用（yòng）功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为（wéi）相位方向图。

天线方（fāng）向图是空间立体图形（xíng），但是通常应用（yòng）的（de）是（shì）两个互相（xiàng）垂直的主平面內的（de）方向（xiàng）图，称为平（píng）面方（fāng）向图。在线性（xìng）天线中，由于地（dì）面影响较大（dà），都采用垂直面和水平面（miàn）作（zuò）为主平面（miàn）。在面型天（tiān）线（xiàn）中，则采用E平面和H平（píng）面作为两个主（zhǔ）平面。归一化方向图取最大值为一。

在方（fāng）向图中，包含所（suǒ）需最大辐射方向的辐（fú）射波瓣（bàn）叫天（tiān）线主波瓣，也称天线波束。主瓣之外的（de）波瓣叫副瓣或旁瓣或边，与主（zhǔ）瓣相反方向上（shàng）的旁瓣叫后瓣，见图2：全向天线（xiàn）水（shuǐ）平波瓣和垂直波瓣图（tú），其天线外形为圆柱型（xíng）；图3：定（dìng）向天线（xiàn）水平波瓣和（hé）垂直波瓣图，其天线外形为（wéi）板（bǎn）状。

通常会用到天线方向图（tú）的以（yǐ）下一些参数：

①零功率（lǜ）波（bō）瓣（bàn）宽度，指主瓣最大值两边两个零（líng）辐射（shè）方向之间的（de）夹角。

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

③副瓣电平，指副瓣最大值和主瓣（bàn）最大值之比。前后比等。

3极化

极化是描述（shù）电磁波场强矢量空（kōng）间指（zhǐ）向的（de）一个辐射特性（xìng），当没有特别（bié）说明时，通常以电场矢量的空间指（zhǐ）向作为电磁波的极化方向，而且是指在该天线的最（zuì）大辐射方向上的（de）电场矢量来说的。

电场矢量在空间的取（qǔ）向在（zài）任何时间都保持不变的电磁波叫直线（xiàn）极（jí）化波，有时以地（dì）面作参考，将电场（chǎng）矢量方向与地面平行（háng）的波叫水平极（jí）化波，与地面垂直的波叫垂直（zhí）极化波。由于水平极化波和（hé）入射面（miàn）垂直，故（gù）又（yòu）称正交极（jí）化（huà）波；垂直极化波的电场矢（shǐ）量与入射平面（miàn）平行，称之（zhī）平行（háng）极化波。电场矢量和传播方向构成平面叫极化平（píng）面。

电（diàn）场矢量在空间的取向有的（de）时候并（bìng）不固定（dìng），电场失（shī）量端点（diǎn）描绘的轨迹是（shì）圆，称圆极化波；若轨迹是椭圆，称之为椭（tuǒ）圆极化波，椭圆极化波和圆极化波都有旋相性。

不论圆极化波或（huò）椭（tuǒ）圆极化波，都可由两（liǎng）个互相垂直（zhí）线（xiàn）性极化波合成。若大小相等合成圆极化波，不相等（děng）则（zé）合成椭圆极化波。天线可（kě）能会在非预定的极（jí）化上辐射（shè）不（bú）需要的能量。这种不需（xū）要的能量（liàng）称为（wéi）交叉极化辐射分（fèn）量。对线极（jí）化天线（xiàn）而言，交（jiāo）叉（chā）极化和预定（dìng）的极化方（fāng）向垂直。对于圆极化天线，交（jiāo）叉（chā）极（jí）化与预（yù）订极化的旋向（xiàng）相反。所以交叉极化称（chēng）正交极化。

天（tiān）线（xiàn）其（qí）它技术指标

1电压（yā）驻（zhù）波比（VSWR）

VSWR在移动通信蜂窝系统（tǒng）的（de）基站天线中，其最大值应小于或（huò）等于1.5:1。若（ruò）表（biǎo）示天（tiān）线的输（shū）入阻抗，为（wéi）天线（xiàn）的标称特（tè）性阻抗，则反射系数为，其中为50欧姆。也可以用回（huí）波损耗表示端口的（de）匹配特（tè）性，，VSWR=1.5:1时，R.L.=-13.98dB。天线输入阻抗与特性阻抗不一致时，产生（shēng）的反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波，其相邻电压最大值和最小值（zhí）之比就是电（diàn）压（yā）驻波比。电压驻波比过大，将缩短（duǎn）通（tōng）信距离，而且反射功率将返（fǎn）回（huí）发射（shè）机功放部分，容易烧（shāo）坏（huài）功放（fàng）管，影响通（tōng）信系统正常工（gōng）作。

2前后比（F/B）

天线的（de）后向180°±30°以内的副瓣电平与最大（dà）波（bō）束之差，用（yòng）正值表示。一般天线的前（qián）后比在（zài）18～45dB。对于密集市区要积（jī）极采用前后比大的（de）天线，如40dB。

3端口隔（gé）离度（dù）

对于多端口天线，如双极化天线、双频（pín）段（duàn）双极化天，收发共用时端口之（zhī）间的隔离（lí）度应大（dà）于30dB。

4回波（bō）损耗（hào）

指在天线的接头处（chù）的（de）反（fǎn）射功率与入（rù）射功率（lǜ）的（de）比值。回（huí）波损（sǔn）耗（hào）反映了天线（xiàn）的匹配特（tè）性。

5功率容量（liàng）

指平均功率容量，天线包括匹配、平衡、移相等其它（tā）耦合装置（zhì），其所承受的（de）功率（lǜ）是有限（xiàn）的（de），考（kǎo）虑到基站天（tiān）线（xiàn）的（de）实际最大输入功（单（dān）载波功率为20W),若天（tiān）线的 一个（gè）端口（kǒu）最多输（shū）入六个（gè）载波，则天线的输入功率为120W,因（yīn）此天线的单端（duān）口功（gōng）率容量应大于200W（环（huán）境温度为65℃时）。

6零点填充基

站天线垂直面内（nèi）采用（yòng）赋形波束设计时，为了使（shǐ）业务区内的辐射电平更均匀，下副瓣第一零（líng）点需要（yào）填充（chōng），不能有明显的零深。通常零深相（xiàng）对于主波束（shù）大于-20dB即表示天线有零点填充（chōng），对于大（dà）区制基站天（tiān）线无这一要（yào）求（qiú）。高增益天线尤其需要采取零点填充技术来有效（xiào）改善近处覆盖。

7上副瓣抑制

对于小（xiǎo）区制蜂窝系统，为了（le）提高频率复用能力，减少对邻区的（de）同频干扰，基站天线波束赋形时应尽（jìn）可能降低（dī）那些（xiē）瞄（miáo）准干扰（rǎo）区的副瓣，提高 D/U值，上第一副瓣电（diàn）平（píng）应小于-18dB，对于大（dà）区制（zhì）基站天线无这一要求。

8天（tiān）线输入接口

为了改善无源交调及射频连接的可靠（kào）性，基站天线的（de）输（shū）入

接口采用7/16DIN-Female，在天线使用前，端（duān）口上（shàng）应有保护盖，以免生成氧（yǎng）化物或进入杂（zá）质。

9无（wú）源互（hù）调（diào）（PIM）

所谓无源（yuán）互调特性是（shì）指接头，馈线（xiàn），天（tiān）线，滤波器等无源部件工作在多（duō）个（gè）载频的大功率信（xìn）号条件下由于部件（jiàn）本身存在非线性而（ér）引起的互调效（xiào）应（yīng）。通（tōng）常都认为无源部件是（shì）线性（xìng）的，但是在大功率条（tiáo）件下无源部件都不同（tóng）程度地存在一定的非线（xiàn）性（xìng），这（zhè）种非线性主要是由以（yǐ）下（xià）因素（sù）引起的：不同材料的金（jīn）属（shǔ）的接触；相同材料的接触表面不光滑；连接（jiē）处不（bú）紧密；存在磁（cí）性物质等。互调产物的（de）存在（zài）会对通信系统产（chǎn）生（shēng）干扰，特（tè）别是落在接收带内的互调产物将对（duì）系统的接收（shōu）性（xìng）能（néng）产生严重影响，因此在GSM系统中对接头，电缆，天线等无源部件的互调特（tè）性都有（yǒu）严格的要求。我们（men）选用的厂家的接头的无源互调指标可达到-150dBc，电缆的无源互调指标可达到-170dBc，天（tiān）线的无源互调指标可达到-150dBc。

10天线（xiàn）尺寸和重量

为了便（biàn）于天线储（chǔ）存、运输、安（ān）装及（jí）安全，在满（mǎn）足各项电气指标情（qíng）况下，天线的（de）外（wài）形尺寸应尽可能小，重量尽（jìn）可（kě）能（néng）轻。

11风载荷

基（jī）站天线通常安装在（zài）高楼（lóu）及铁塔（tǎ）上，尤其在沿海（hǎi）地区，常年风速（sù）较大（dà），要求天线（xiàn）在36m/s 时正常工作，在（zài）55m/s 时不（bú）破坏（huài）。

12工作温（wēn）度和（hé）湿度

基站天线应在环境温度-40℃-+65℃范围内（nèi）正常工作。基（jī）站天线应在环境相对湿（shī）度0-100%范围内（nèi）正常（cháng）工作。

13雷（léi）电防护

基站天线所有（yǒu）射频输入端（duān）口均要求直流直接（jiē）接地。

14三防能力

基站天线必须具备三（sān）防能（néng）力，即：防潮、防盐雾、防（fáng）霉菌。对于基站全向天线必（bì）须允（yǔn）许天线倒置（zhì）安装，同时满足（zú）三防要求。

15天线的种类

天线按方向性划分有定（dìng）向天线（xiàn）和全向（xiàng）天线；按极化（huà）形式（shì）分有（yǒu）单极化和双极化天（tiān）线。在（zài）不同场（chǎng）合（hé）、不同地形、不同（tóng）用（yòng）户分布等情（qíng）况时（shí）应采用不同的天线形式。天（tiān）线的种类（型号）很多。

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