移动通信网络规划：天线的分类
物理天线知识点总结
物理天线知识点总结一、天线的分类天线可以根据它的结构、工作频率、工作方式等不同特征进行分类。
根据天线的结构，天线可以分为线性天线、面状天线、体状天线等。
根据天线的工作频率，天线可以分为超高频天线、甚高频天线、高频天线等。
根据天线的工作方式，天线可以分为接收天线、发射天线、双工天线等。
此外，根据天线的工作原理，天线还可以分为定向天线、全向天线等。
二、天线的工作原理天线是通过改变电流和电压的分布来产生电磁波。
当电流通过天线时，会在天线上产生一个电磁场。
这个电磁场会向周围空间辐射出去，形成电磁波。
同时，当有外界的电磁波作用在天线上时，天线也会感应出电流和电压。
这样，天线在电磁波的发射和接收中发挥作用。
三、天线的设计方法天线的设计是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，包括天线的工作频率、方向性、增益、波束宽度、阻抗匹配等。
在天线的设计中，通常需要用到一些工具，如天线模拟软件、电磁场仿真软件等。
天线的设计方法包括复合结构天线的设计、微带天线的设计、阵列天线的设计等。
这些设计方法大大提高了天线的工作性能和可靠性。
四、天线的性能分析天线的性能分析是对天线的工作性能进行评估和优化的过程。
通过对天线的参数和特性进行测试和分析，可以了解天线的工作状况和性能指标，为天线的改进和优化提供依据。
常用的天线性能分析方法包括天线参数测量、天线阻抗匹配、波束宽度测量等。
五、天线的应用天线在无线通信、雷达、卫星通信、电视广播等领域中有着广泛的应用。
在无线通信系统中，天线是信息传输的关键设备，它的工作性能直接影响到通信系统的稳定性和可靠性。
在雷达系统中，天线是用来发射和接收雷达信号，它的性能直接影响到雷达的探测性能和分辨率。
在卫星通信系统中，天线是用来与卫星间进行通信，它的性能直接影响到卫星通信的质量和覆盖范围。
在电视广播系统中，天线是用来接收广播信号的，它的性能直接影响到电视节目的清晰度和稳定性。
总结：物理天线是无线通信和雷达系统中不可或缺的重要组成部分。
移动通信网络规划：天线的性能指标
天线的性能指标天线的性能指标可分为电性能参数和机械参数。
本节课我们讨论电性能参数。
我们主要从方向、增益等几个内容来讨论。
1、方向图天线的方向性：对发射天线，是指天线向一定方向辐射电磁波的能力；对于接收天线，是指天线对来自不同方向的电波的接收能力。
天线方向的选择性通常用方向图来表示。
天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。
工程设计中，一般用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图,分为水平面方向图和垂直面方向图。
如图中所示。
以发射天线为例，平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图;垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图。
2、增益天线的增益是指，在相同的输入功率下，天线在最大辐射方向上某点产生的辐射功率和将其用作参考天线（通常采用理想点源）替代后在同上点产生的辐射功率密度之比值。
天线的增益表示天线在某一特定方向上能量被集中的能力，它是选择基站天线重要的参数之一。
另外，表示天线增益的参数有dBd和dBi。
对于参考天线为各向同性天线，增益用dBi表示；对于参考天线为半波振子天线，增益用dBd表示。
由于半波振子天线本身有2.14dBi的增益，所以0dBd=2.14dBi。
相同的条件下，天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。
3、波束宽度在方向图中，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。
在天线辐射功率分布在主瓣最大值的两侧，功率强度下降到最大值的一半(场强下降到最大值的0.707倍，3dB衰耗)的两个方向的夹角称为波束宽度，表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度。
波束宽带又称为半功率（角）波束宽带或3dB波束宽度。
如图中所示，水平面的半功率波束宽度叫水平面波束宽度；垂直面的半功率波束宽度叫垂直波束宽度。
主瓣波束宽度越窄，方向性越好，抗干扰能力越强。
4、前后比天线方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。
前后比值越大，天线定向接收性能就越好。
宏站、微基站、直放站、射频拉远基站区分
宏站、微基站、直放站、射频拉远基站区分在小区制移动通信网络中，通常采用正六边形无线小区邻接构成面状服务区。
由于服务区的形状很像蜂窝，这种网络便被称为蜂窝式网络。
宏蜂窝(macrocell), 传统的蜂窝式网络由宏蜂窝小区（macrocell）构成，每小区的覆盖半径大多为1km～25km，基站天线尽可能做得很高。
在实际的macrocell内，通常存在着两种特殊的微小区域。
一是“盲点”，由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴影区域，该区域通信质量严重低劣；二是“热点”，由于空间业务负荷的不均匀分布而形成的业务繁忙区域，它支持macrocell中的大部分业务。
以上两“点”问题的解决，往往依靠设置直放站、分裂小区等办法。
除了经济方面的原因外，从原理上讲，这两种方法也不能无限制地使用，因为扩大了系统覆盖，通信质量要下降；提高了通信质量，往往又要牺牲容量。
近年来，随着业务需求的剧增，这些方法更显捉襟见时，这样便产生了微蜂窝技术。
微蜂窝小区(microcell)的覆盖半径为30m～300m，基站天线低于屋顶高度，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的泄露小。
因此，microcell最初被用来加大无线电覆盖，消除macrocell中的“盲点”。
由于低发射功率的microcell基站允许较小的频率复用距离，每个单元区域的信道数量较多，因此业务密度得到了巨大的增长，且RF干扰很低，将它安置在macrocell的“热点”上，可满足该微小区域质量与容量两方面的要求。
微蜂窝（ microcell ）是在宏蜂窝的基础上发展起来的一门技术。
与宏蜂窝相比，它的发射功率较小，一般在 2W 左右；覆盖半径大约为 100m ～ 1km ；基站天线置于相对低的地方，如屋顶下方，高于地面 5m ～ 10m ，无线波束折射、反射、散射于建筑物间或建筑物内，限制在街道内部。
可满足该微小区域质量与容量两方面的要求。
1，宏基站，直白点，铁塔站，比较大的那种，一个站覆盖几十公里.容量大，需要机房，可靠性较好，维护方便。
天线选取原则
不同场景下天线选取原则在移动通信网络中，天线是移动通信系统的重要组成部分，天线的选用与网络的覆盖和整体的运行质量密切相关。
在实际的网络应用中，根据网络的覆盖要求、话务量分布、抗干扰要求和网络服务质量等实际情况来合理的选择天线尤为重要。
天线类型的选择与地形、地物，以及话务量分布紧密相关，因此我们可以将天线使用环境大致分为五种类型：城区、密集城区、郊区、农村地区、交通干线等几类，以下就在不同天线场景的天线产品类型及基本情况进行说明。
第一部分：选型原则一、城区基站天线的选用城区有较多或较复杂的建筑物环境，如城镇、市区；发达的村镇、工业区等。
电磁环境比较复杂，多径反射严重，复杂的多径反射使电磁波的极化发生了不可预测的变化。
同时城区基站密度较高，单站预期覆盖范围较小，选择天线时应考虑以下几方面。
（1）在城区为减少干扰，应选用水平半功率角接近于60度的天线。
这样的天线所构成的辐射方向图接近于理想的三叶草型蜂窝结构，与现网适配性较好，有助于控制越区切换。
如下图所示。
（2）城区基站一般不要求大范围覆盖，而更注重覆盖的深度。
由于中等增益天线的有效垂直波束相比于高增益天线较宽，覆盖半径内有效的深度覆盖范围较大，可以改善室内覆盖效果，所以选用中等增益天线较好。
（3）由于城区天线安装空间往往有限，选用±45°双极化天线可获得较好的分集增益。
同时，极化分集天线具有更高的性价比，且选址和安装较空间分集天线更为简单。
城区基站天线的一般选用原则如下：对于话务量高度密集的地区，基站间距离大约在300~500米时，采用增益在15dBi 左右。
对于话务量中等密集的地区，基站间距离大于500米，采用增益在17到18dBi左右天线。
对于低话务量区，由于基站间距离可能更大一些，采用增益在18dBi左右天线。
对于GSM1800及WCDMA系统，由于其频率较高，空间传播损耗较大，宜选型增益在18dBi左右天线。
详细的天线产品类型见下表：二、高密集城区基站天线的选用（1）连续电调天线的选用在繁华的密集城区，多径反射复杂，且频率复用规划的站址间相互制约、相互干扰严重。
移动通信网络的规划与优化对策
移动通信网络的规划与优化对策随着移动通信技术的不断发展，人们对通信网络的需求也越来越高。
为了满足用户对高速、稳定、全面的通信服务需求，移动通信网络的规划与优化显得尤为重要。
本文将从规划与优化对策两个方面进行探讨。
一、移动通信网络规划1. 网络规划的重要性移动通信网络规划是对网络资源进行有效利用的重要手段，它直接影响到网络的质量和性能。
只有进行科学合理的规划，才能使得通信网络具备良好的覆盖范围、高速率、低时延等特点，稳定可靠地满足用户的通信需求。
2. 网络规划的目标和原则（1）网络规划的目标是在有限的资源条件下，尽可能地满足用户对通信质量的要求，提高网络的接入率和效益。
（2）网络规划的原则是以用户为中心，以提高网络覆盖范围和提高服务质量为核心，以提高网络性能和资源利用率为目标，以降低网络建设和运营成本为基础。
（1）网络基础规划：包括网络的覆盖范围、频率规划、设备分布、网络拓扑结构等内容。
（2）网络优化规划：包括网络参数调整、信号优化、容量优化、频谱优化等内容。
（3）网络应急规划：包括网络应急恢复、安全规范、备份冗余等内容。
1. 信号覆盖优化（1）选址规划优化：合理选取基站位置，避免相互遮挡，保证信号覆盖的连续性和完整性。
（2）天线参数调整：通过合理调整天线高度、方向角、倾斜角等参数，提高信号覆盖面积和穿透能力，同时减少信号干扰。
（3）信号增强技术：利用增益天线、中继器、室内分布式天线系统等技术手段，提高覆盖效果。
2. 容量优化（1）频率规划优化：合理规划频率资源，避免频谱冲突，提高频谱利用效率。
（2）网络结构优化：通过网络拓扑结构调整、通信资源分配优化等手段，提高网络吞吐量和容量，降低信道拥塞概率。
（3）流量管理优化：根据不同地区的通信需求，采取流量动态调整、负载均衡、数据压缩、缓存优化等措施，提高网络容量利用效率。
3. 用户体验优化（1）时延优化：通过更快的信号传输速度、减少信号传输路径、优化数据传输协议等手段，降低网络时延，提高用户体验。
移动通信天线性能及对网络的影响
(dBi ) +
Gr
(dBi )
−
Lo (dBi )
式中：Pr(dBm)表示覆盖范围内手机接收的辐射功率。 PT(dBm)表示基站辐射的功率。 S 表示手机距基站的距离。
λmin 表示基站工作的最短波长。 GT(dBi)表示基站天线的增益。 Gr(dBi)表示手机天线的增益。 Lo(dBi)表示传播中的其它损耗（含馈线损耗）
功率(dB)
百分比
2.15
40%
0.86
18%
0.67
14%
0.36
பைடு நூலகம்
8%
0.21
4.7%
0.13
2.9%
0.07
1.1%
从上表可以看出当 VSWR 较大时，功率损耗较大，如当 VSWR=3.0 时，减小辐射功率 2.15dB；但是当 VSWR 降低到某一程度时，它对辐射功率的影响就不十分明显，当 VSWR=1.5 时减小辐射功率 0.39dB，VSWR=1.3 时功率减少 0.13dB，这 0.28dB 的功率损耗在无线的衰落 信道中影响可以忽略不计，但是要制造 VSWR 很低的天线成本会大幅升高，所以一般选择 VSWR=1.5 的基本可以满足要求(有的性能较好的天线可以达到 1.3)。
Γ(z)= V0-ejβz∕V0+e-jβz 由于存在反射波，所以从信号源来的有效功率没有全部送到负载，有一部分被反射，这种 损耗称之为“回波损耗”，用 dB 定义为：
RL=-20lg∣Γ∣ dB。 驻波比ρ定义为沿着传输线上的电压最大值(波腹电压)与最小值(波节电压)的比值，即：
网络优化中心 宋锴 第 3 页 共 8 页
(1) 对话务量高密集区，基站间距离 300-500 米，计算得出 a 大约在 10°～19°之间。 采用内置电下倾 9°的+45°双极化水平半功率瓣宽 65°定向天线 。再加上机械可变 15°的倾 角，可以保证方向图水平半功率宽度在主瓣下倾 10°～19°内无变化，可满足对高密集市区覆 盖且不干扰的要求。
无线网络天线的分类及特点
移动通信天线的技术发展很快，最初中国主要使用普通的定向和全向型移动天线，后来普遍使用机械天线，现在一些省市的移动网已经开始使用电调天线和双极化移动天线。
由于目前移动通信系统中使用的各种天线的使用频率，增益和前后比等指标差别不大，都符合网络指标要求，我们将重点从移动天线下倾角度改变对天线方向图及无线网络的影响方面，对上述几种天线进行分析比较。
1 全向天线全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。
全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型，覆盖范围大。
2 定向天线定向天线，在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。
定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。
根据组网的要求建立不同类型的基站，而不同类型的基站可根据需要选择不同类型的天线。
选择的依据就是上述技术参数。
比如全向站就是采用了各个水平方向增益基本相同的全向型天线，而定向站就是采用了水平方向增益有明显变化的定向型天线。
一般在市区选择水平波束宽度B为65°的天线，在郊区可选择水平波束宽度B为65°、90°或120°的天线（按照站型配置和当地地理环境而定），而在乡村选择能够实现大范围覆盖的全向天线则是最为经济的。
3 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。
机械天线与地面垂直安装好以后，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°；当下倾角度在5°－10°变化时，其天线方向图稍有变形但变化不大；当下倾角度在10°-15°变化时，其天线方向图变化较大；当机械天线下倾15°后，天线方向图形状改变很大，从没有下倾时的鸭梨形变为纺锤形，这时虽然主瓣方向覆盖距离明显缩短，但是整个天线方向图不是都在本基站扇区内，在相邻基站扇区内也会收到该基站的信号，从而造成严重的系统内干扰。
移动通信基站及天线基本知识
容许的折衷办法是结合电下倾和机械下倾 机械下倾安装架：预置下倾 可调电下倾：微调
无线网络
分集技术
? 多路径传播 ? 分集原理 ? 空间分集 ? 极化分集
无线网络
? 分集接收/多路径传播
? 信号中包括直射波和大量反射波 ? 反射的振幅、相位和极化各不相同 ? 形成快衰落,即短距离内大幅度改变接收信号电平
? 失配损耗
? 由于反射(或返回)功率，该损耗会影响到系统性能。
? VSWR
1.5
1.3
1.2
? 失配损耗（dB） 0.18
0.08 0.04
天线基本概念
? VSWR 驻波比
? 比较在天线端口和馈电电 缆端口的驻波测量结果
? 通过馈电电缆衰减后测试的 VSWR 和回波损耗的值比在天 线端口直接测量的值好.
反射体前
(2λ/2 对称振子)
? 天线增益表示的是
“垂直”和“水平”
增益的总和
半功率波瓣宽度 360 °
增益 0dB
180 °
3dB
90 °
6dB
天线基本概念
? 板状天线
? 移动通信常用的定向板状天线 ? 水平波束宽度65° 增益 15dBi
水平方向图
垂直方向图
天线基本概念
定向天线立体辐射图
天线基本概念
? 波传播：
无线电波持续进行电能（电场）和磁能（磁 场）间的相互转换的过程。
电场
磁场
电场 传播方向
磁场
电场
天线基本概念
? 阻抗
传输线上各点电压 与电流的比值等于特 性阻抗。
? 为充分优化系统性能，系 统所有的设备必须匹配连 接。
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天线的分类
移动通信天线产品种类众多、型号各异，根据不同的分类方式，天线可分为以下几种：
（1）按工作性质可分为发射天线、接收天线和收发共用天线。
（2）按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线、导航天线等。
（3）按天线特性分类：
按方向性可分为全向天线、定向天线、波束天线、强方向性天线、弱方向性天线等。
按极化特性：有线极化天线、圆极化天线、椭圆极化天线。
线极化天线又可分为垂直极化和水平极化天线。
按频带特性分：有窄频带天线、宽频带天线和超宽频带天线。
（4）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。
（5）按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。
（6）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。
对于通信天线，我们重点讨论一下室内分布式天线产品、室外基站天线产品和美化天线。
1、室内分布式及小区覆盖天线产品
（1）吸顶天线
吸顶天线一般用于室内无线覆盖场景，根据其不同的辐射形式，可以分为定向吸顶天线和全向吸顶天线，全向吸顶天线又可分为单极化吸顶与双极化吸顶两种。
（2）壁挂天线
室内壁挂天线是典型的小型板状天线产品，主要用于室内无线覆盖场景，根据极化方式的不同，可以分为单极化壁挂和双极化壁挂。
（3）八木天线
八木天线主要用于链路传输和中继器，成本比较低，在二维平面的前后反射比比较好。
（4）对数周期天线
对数周期天线与八木天线相似，是多元素双向天线，具
有宽频带覆盖能力，主要用于链路中继。
（5）抛物面天线
抛物面天线是高增益双向天线，由抛物面反射器和中心馈天线组成。
2、室外基站天线产品
（1）全向天线
全向基站天线主要用于360度广覆盖，主要用于覆盖稀疏的农村无线场景。
（2）定向天线
定向基站天线是目前应用最广泛的全封闭基站天线，分为多个种类，主要包括：垂直极化天线，垂直和水平极化天线，±45°双极化天线，多频带天线等。
根据倾角电调方式的不同又可以分为固定倾角天线，电调天线，同时还包括三扇区集束天线。
此外，还有电调基站天线、智能天线、多模天线、多波束天线等。
3、美化天线
(1)室内覆盖美化天线
对不同的室内分布式天线产品进行美化加工，其既解决了室内信号覆盖的问题，又不会破坏整理装修的布局；一般室内覆盖美化天线外形美观小巧，隐形效果好，适用于各高档小区、商场、宾馆、酒店、写字楼、医院等公共场所。
室内覆盖美化天线根据产品的形态，大致可以分为：吸顶灯型美化天线、壁画型美化天线及排气扇型等等。
(2)室外覆盖美化天线
室外覆盖美化天线主要针对小区和基站等天线应用产品，在不增大传播损耗的情况下，通过各种材料、结构、图案的应用，对天线的外观进行伪装和修饰，其既美化了城市视觉环境，也减少了公众对无线电磁环境的恐惧和抵触情绪，同时又可以延长天线的使用寿命，保证通讯质量。
室外覆盖美化天线根据产品的形态，大致可以分为：路灯型美化天线、标识牌型美化天线、监控球型美化天线、空调型美化天线、假山型美化天线、音箱型美化天线、仿真树型美化天线、方柱型美化天线、变色龙型美化天线、水塔型美化天线、围栏型美化天线、排气管型美化天线等等。