8_天馈线技术讲解
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天馈线资料
天线增益 :
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，用dBd 或 dBi 来表示， 其中dBd表示偶极天线的相对增益， dBi 则表示各向同性天线（天线的能量均等地向 各个方向辐射）的相对增益。 以下是dBd 和 dBi 的换算公式： G (dBi) = G (dBd) + 2.15 dB （注：幅射功率ERP或EIRP等于发射机的输出功率减去馈线损耗，加上天线增 益）
•天线的分类与选择
全向天线：
（如下图示：水平切面是没有增益的，而垂直切面按面积比例可以估算出增益值） 对于全向天线，有一个水平方向的幅射模型，而从垂直方向看，幅射并非全方位的， 所以幅射相对集中，因而有一定的相对增益值，一般增益值为 8 到11之间 dBi (6 to 9 dBd). 具体值决定于天线的物理参数，如：对于900 MHz 的全向天线要获取11 dBi的增益，则高 度为 3 meters. (对于1800/1900 MHz,而言，获取如此增益则要求的高度相对减半，因波长 大约为900的一半)
VSWR计算公式：
VSWR=（1+rc）/（1-rc） Rc是反射系数，RL是回损值（DB），rl是回损率（W）
VSWR、rl、RL、rc及TP值对照表：
2、RX天线的监测：分集接收监测
RX接收天线的监测是通过比较 A、B两路接收信号来实现 的。如果有一路信号总是比另一路信号差，这时可能是天线或 者RF射频电缆（馈线、跳线）出现了问题，分集接收告警将被 激活。
TX 2 TX 3
COMB 2 TX 2
RX 0 RX 1 RX 2 RX 3 BTS CABINET
DIV A
RX A
RX 0 RX 1
DIV A
RX A TX 2 Dupl RX B
移动通信基站工程与测试情境8 天馈线结构与应用PPT课件
8.1天线结构与应用
3.天线类型
(1)机械天线
机械天线即指使用机械调整下倾角度的移动天线。
(2)电调天线
电调天线即指使用电子线路 调整下倾角度的移动天线。 插入“线路”
图8-13 电调天线下倾原理 a) 无下倾 b) 下倾
8.1天线结构与应用
3.天线类型
(3)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。
后向功 率
前向功 率
向功率
注：以dB表示的前后比 = 10 log（前向功率/后向功率）， 典型值为 25dB 左右， 目的是有一个尽可能小的反向功率。
前后比示意图
8.1天线结构与应用
2.天线的性能参数
(4)波瓣宽度（BW）
天线的波瓣宽度（也称为波束宽度）如图8-11所示，在方向图中通常都有两个瓣 或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定 义为天线方向图的波瓣宽度（或波束宽度），称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄， 则方向性越好，抗干扰能力越强。
8.1天线结构与应用
2.天线的性能参数
(1)天线的方向性
天线的方向性是指天线向一定方向辐射或接收电磁波的能力。对于接收天 线而言，方向性表示天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。
图8-7 对称振子的方向图
8.1天线结构与应用
若干个对称振子组阵能够控制辐射，产生“扁平的面包圈”，把信号进一 步集中到在水平面方向上。4个半波对称振子沿垂线上下排列成一个垂直四元 阵时的立体方向图和垂直面方向图如下。
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，称为天线的 输入阻抗。
移动通信技术——第8章 天馈系统
吸顶天线：是移动通信系统天线的一种，主 要用于室内信号覆盖。 壁挂天线：室内壁挂天线应用场景类似于吸 顶天线，因此同样必须具有结构轻巧、外形 美观、安装方便等特点。
八木天线：具有增益较高、结构轻巧、 架设方便、价格便宜等优点。
栅状抛物面天线：由于抛物面具有良好 的聚焦作用，因此抛物面天线集射能力 强，直径为1.5m的栅状抛物面天线，在 900MHz频段，其增益即可达G=20dBi。
8.2 馈线
馈线是在发射设备和天线之间传输信号的导 线。 信号在馈线里传输，除有导体的电阻性损耗 外，还有绝缘材料的介质损耗。 这两种损耗随馈线长度的增加和工作频率的 提高而增加。 因此，应合理布局、尽量缩短馈线长度。
移动通信常用馈线类型有1/2″、7/8″、 5/4″3种。 其中7/8″馈线主要用于长度大于20M的 馈线，但当900MHz系统的馈线长度大于80 米时，采用5/4″馈线；当1 800MHz系统的馈 线长度大于50米时，应采用5/4″馈线；1/2″ 馈线主要用于天线与7/8″馈线、7/8″馈线与 设备的发射单元的链接。
驻波比为1，表示完全匹配；驻波比 为无穷大表示全反射，完全失配。 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。
4．天线带宽
将天线的谐振频率点附近的一段频段， 定义为天线带宽。 天线的频带宽度有两种不同的定义：一 种是指在驻波比SWR≤1.5条件下，天线的工 作频带宽度；另一种是指天线增益下降3分贝 范围内的频带宽度。
天线振子是构成天线的最基本单位。 当导线上有交变电流流动时，就可以 发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的 长度和形状有关。
两臂长度相等的振子叫作对称振子。 每臂长度为1/4波长、全长为二分之一 波长的振子，称半波对称振子，如图8-2所 示。
天馈线——精选推荐
天线：用金属导线、金属面或其他介质材料构成一定形状，架设在一定空间，将从发射机馈给的射频电能转换为向空间辐射的电磁波能，或者把空间传播的电磁波能转化为射频电能并输送到接收机的装置。
天线天线（antenna)是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。
在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。
无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。
一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。
同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
这就是天线的互易定理。
①按工作性质可分为发射天线和接收天线。
②按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。
③按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。
微波天线④按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。
描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频天线按维数来分可以分成两种类型：一维天线和二维天线一维天线由许多电线组成，这些电线或者像手机上用到的直线，或者是一些灵巧的形状，就像出现电缆之前在电视机上使用的老兔子耳朵。
单极和双级天线是两种最基本的一维天线。
二维天线变化多样，有片状（一块正方形金属）、阵列状（组织好的二维模式的一束片），还有喇叭状，碟状。
天线根据使用场合的不同可以分为：手持台天线、车载天线、基地天线三大类。
手持台天线就是个人使用手持对讲机的天线，常见的有橡胶天线和拉杆天线两大类。
车载天线是指原设计安装在车辆上通讯天线，最常见应用最普遍的是吸盘天线。
车载天线结构上也有缩短型、四分之一波长、中部加感型、八分之五波长、双二分之一波长等形式的天线。
基地台天线在整个通讯系统中具有非常关键的作用，尤其是作为通讯枢纽的通信台站。
天馈线安装与测试
天馈线安装与测试天馈线是一种用于连接天线与收发设备之间的传输线路，它的安装与测试是保证信号传输高质量的关键步骤。
本文将介绍天馈线的安装与测试的一些基本要点和注意事项。
首先，天馈线的安装需要注意以下几个方面。
首先，选择适当的线缆类型，根据使用环境和需求选择合适的天馈线型号。
其次，正确安装连接器，确保连接器与线缆之间的接触良好，没有松动和错位。
连接器的质量对天馈线信号传输起着重要作用，因此必须选择质量可靠的连接器。
最后，适当保护线缆，避免线缆受到机械损伤或磨损。
在安装过程中，要注意避开锐利物体、高温和腐蚀性物质，以保证线缆的使用寿命和信号传输品质。
其次，天馈线的测试对于保证无线传输品质至关重要。
测试的目的主要是确保天馈线的传输性能符合要求。
常见的测试项包括衰减测试、驻波比测试和信号干扰测试等。
衰减测试是测试天馈线的传输损耗，其结果表明信号通过线缆时的损耗大小。
驻波比测试用于衡量天馈线在传输信号时的回波情况，以此来检测信号反射和不匹配等问题。
信号干扰测试则是用来检测线缆周围存在的干扰源，以保证传输信号的稳定性和可靠性。
完成测试后，需要根据测试结果进行评估和调整。
如果测试结果不符合要求，可以根据不同情况采取相应措施。
例如，如果衰减过大，可以选择更优质的天馈线或者更换连接器；如果驻波比过高，需要检查连接器是否正确安装、线缆是否受损或存在接地问题等；如果存在干扰源，需要采取屏蔽措施或改变线缆布放路径。
总之，天馈线的安装与测试是确保信号传输质量的关键步骤。
正确的安装和测试可以提高无线信号传输的可靠性和稳定性，从而保证无线通信系统的正常运行。
因此，在实际应用中，我们应该重视天馈线的安装与测试，并根据实际需要进行相应的调整和改进。
天馈线是一种用于无线电频率传输的特殊电缆，主要用于将天线与收发设备连接起来。
这种电缆具有良好的屏蔽性能和高频损耗特性，可以有效地保护信号免受干扰和损耗。
因此，天馈线的安装和测试对于保证无线通信的质量至关重要。
天馈线系统
图2天馈线示意图
微波天线技术要求
对微波天线总的要求是：天线增益高，与馈线匹配良好、波道间寄生耦合小，由于微波天线都采用面式天线， 所以还应使天线具有一定的抗风强度并有防冰雪的措施。微波天线的主要电气指标有如下几个方面：
①天线增益
微波通信中使用的面式天线，增益可用下式计算：
式中：A为天线的口面面积；l为波长；ηA为口面利用系数。
分路系统
一般情况微波通信都是几个波导公用一套天馈线系统。公用系统即为实施这一功能的传输系统。分路系统主 要由环形器、分路滤波器、终端负荷和硬波导等器件组成。分路滤波器一般安装在机架内。图7(a)是收信分路系 统示意图。天线收到频率为f1、f2、f3、f4的信号，送入分路系统输入端，信号经第一个环形器时，分路滤波器 让本机架的接收信号频率f1通过，进入接收机。其余三个波导的信号被反射回去，经过第二个环形器后，第二个 波导分路滤波器允许它的本机架的接收频率f2通过，其他两个频率又被反射回去。这样四个信号分别进入各自的 机架中去。图7(b)为发信分路系统示意图。其工作原理与收信分路系统相同。
3．交叉极化去耦度（XPD）：这一指标对于同频异极化复用降低交叉极化干扰具有重要作用。测试中若指标 不合格可调整收发两站天线馈源的极化方向。
4.馈线衰耗：每根馈线衰耗值不能高于设计值。若不合格应检查馈线有无碰撞受力变形，接头是否匹配良好。 若施工时环境湿度过大，要检查馈线内是否严重受潮凝水。
5．充气气压：充气气压值为1300Kpa，经24小时后不低于1100 Kpa。否则要检查天馈线密封是否良好，充 气机工作是否正常。
图7收信、发信分路系统
指标
天馈线调试时，以下指标要严格控制在设计值内。
1．天线方位调整：在发信端送标准电平，反复调整收发天线，使收信电平达到设计要求。
微波天线技术要求
对微波天线总的要求是：天线增益高，与馈线匹配良好、波道间寄生耦合小，由于微波天线都采用面式天线， 所以还应使天线具有一定的抗风强度并有防冰雪的措施。微波天线的主要电气指标有如下几个方面：
①天线增益
微波通信中使用的面式天线，增益可用下式计算：
式中：A为天线的口面面积；l为波长；ηA为口面利用系数。
分路系统
一般情况微波通信都是几个波导公用一套天馈线系统。公用系统即为实施这一功能的传输系统。分路系统主 要由环形器、分路滤波器、终端负荷和硬波导等器件组成。分路滤波器一般安装在机架内。图7(a)是收信分路系 统示意图。天线收到频率为f1、f2、f3、f4的信号，送入分路系统输入端，信号经第一个环形器时，分路滤波器 让本机架的接收信号频率f1通过，进入接收机。其余三个波导的信号被反射回去，经过第二个环形器后，第二个 波导分路滤波器允许它的本机架的接收频率f2通过，其他两个频率又被反射回去。这样四个信号分别进入各自的 机架中去。图7(b)为发信分路系统示意图。其工作原理与收信分路系统相同。
3．交叉极化去耦度（XPD）：这一指标对于同频异极化复用降低交叉极化干扰具有重要作用。测试中若指标 不合格可调整收发两站天线馈源的极化方向。
4.馈线衰耗：每根馈线衰耗值不能高于设计值。若不合格应检查馈线有无碰撞受力变形，接头是否匹配良好。 若施工时环境湿度过大，要检查馈线内是否严重受潮凝水。
5．充气气压：充气气压值为1300Kpa，经24小时后不低于1100 Kpa。否则要检查天馈线密封是否良好，充 气机工作是否正常。
图7收信、发信分路系统
指标
天馈线调试时，以下指标要严格控制在设计值内。
1．天线方位调整：在发信端送标准电平，反复调整收发天线，使收信电平达到设计要求。
馈线知识介绍
馈线的重要性 • 1.来自发射机的射频信号进行传输、发射， 建立基站和移动台的下行链路； • 2.来自移动台信号的接收、传输建立移动台、 基站的上行链路
内容提纲
• 一、馈线物理结构 • 二、回波损耗（RL） 回波损耗（ ） • 三、驻波比（VSWR） 驻波比（ ） • 四、馈线的重要性
馈线物理结构
• 馈线是从天线到发射机的链接电缆，把发 射的信号传送到天线。用于通信线路为基 带同轴电缆。 • 同轴电缆从用途上分可分为基带同轴电缆 和宽带同轴电缆。基带同轴电缆是50欧姆 电缆，用于数字传输；宽带同轴电缆是75 欧姆电缆，用于模率)/(入射功率)] 例如：注入1mW (0dBm)功率给放大器其 中10%被反射(反弹)回来，回波损耗为10dB。
驻波比
• 驻波比全称为电压驻波比，简称VSWR和SWR，是英 文Voltage Standing Wave Ratio的简写。它是一个数 值，是驻波的电压峰值与电压谷值之比。波传递从 甲介质传导到乙介质,会由于介质不同,波的能量会 有一部分被反射,这种被反射的波称为驻波。 • 如果VSWR 的值等于1， 则表示发射传输给天线的电 波没有任何反射，全部发射出去。如果VSWR 值大 于1， 则表示有一部分电波被反射回来，最终变成 热量。驻波比越大,反射功率越高。 • 天馈线的指标一般是驻波比VSWR维护规程要求低于 1.5为正常值，若高于1.5会造成发射的信号衰减比 较大，也就是说手机接收的信号强度不够。
• 馈线一般是同轴电缆，同轴电缆的结构由内到 外是： 芯线（+） 绝缘介质 外层金属网（-） 绝缘介质 • 绝缘介质的作用： 电磁波在馈线间来回运动，屏蔽层即防止 外界干扰信号进来，也防止内部有用的信号辐 射出去损耗在半路上。
回波损耗
天馈系统基础知识技术交流
3dB 波束宽度
方位即水平面方向图
- 3dB点
60° (eg)
峰值 - 3dB点
垂直面方向图
10dB 波束宽度
- 10dB点
120° (eg)
峰值
- 10dB点
15° (eg)
Peak - 3dB Peak
Peak - 3天dB馈系统基础知识技术交流
32° (eg)
Peak - 10dB Peak
Peak – 10dB
1天线调节支架 抱杆（50~114mm）
3接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
GSM/CDMA 板状天线
2室外馈线 6走线架
接地装置
主馈线（7/8“） 9室内超柔馈线
5馈线卡 7馈线过线窗
8防雷保护器 基站主设备
天馈系统基础知识技术交流
1 基站天线 2 天线调节支架
用于调整天线的俯仰角度，范围为：0°~15 °； 3 室外跳线
因此，架设天线选择基站场地时，必须按上述原则来考虑对
绕射传播可能产生的各种不利因素，并努力加以避免。
天馈系统基础知识技术交流
通信方程在工程中的应用
通信方程 电平估算
天馈系统基础知识技术交流
通信方程
PT(dB)=PR(dB)+20log4πR(m)/λ (m)-GT(dBi)-GR(dBi)-Lc(dB)-L0(dB) PT、PR的单位（dBm或dB）要保持一致 Lc是基站天线的馈线损耗 L0是传播途中的电波损耗，要留出足够的余量
入射波幅度
（
。）
驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也
叫电压驻波比(VSWR)
驻波波腹电压幅度最大值Ｖmax
（1+Γ）
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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
256
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。
于传播方向。
249
天线的工作原理
无线电波的波长、频率和传播速度的关系：
可用式 λ ＝Ｖ/ｆ 表示。在公式中，Ｖ为速度，单
位为米/秒；ｆ 为频率，单位为赫芝；λ 为波长，单位为 米。由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不 同的媒质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。
波长
250
天线的工作原理
无线电波传播
振 子 磁场 电场 电场 电波传输方向
磁场 电场
251
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。
257
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
258
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 259 要指标之一，它表示天线在某一方向能量集中的能力
252
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
253
问题
任何一段导体都可以辐射电磁波吗？ 导体辐射电磁波的能力为什么与长度和形状有关？ 发射天线和接收天线可以互换吗？ 天线内部和外部组成怎样？ 什么是垂直极化波？ 什么是垂直极化天线？
天馈线技术
目标
学习完本章内容，您应该能够：
掌握天线工作原理和主要性能指标
掌握天线的种类和选型
掌握天线的测试及故障处理 掌握CDMA天馈优化调整
246
目录
天线的工作原理 天线的性能指标
天线的分类
天线的选型 馈线的种类和选择 天馈线测试及常见故障处理
247
天线的工作原理
天线的位置和作用
1天线调节支架
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：
262
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。
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）
260
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 ° 全向天线：360°
261
波束宽度
抱杆（50~114mm）
3接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
GSM/CDMA 板状天线
4接地装置
主馈线（7/8“） 9室内超柔馈线
基 站 天 馈 系 统 示 意 图
2室外馈线 8防雷保护器 基站主设备
6走线架
5馈线卡 7馈线过线窗
248Βιβλιοθήκη 天线的工作原理无线电波的概念: 无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电 场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直
254
目录
天线的工作原理 天线的性能指标 天线的分类 天线的选型
馈线的种类和选择
天馈线测试及常见故障处理
255
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
后向功率
F/B = 10 log
(前向功率) 后向功率)
前向功率
typically ： 25dB
263
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。