無線維護崗位認(rèn)證教材天饋系統(tǒng)1.pptVIP

,1,無線維護篇系列教材之 天饋系統(tǒng)介紹,中國電信無線維護 崗位認(rèn)證培訓(xùn)教材,2,內(nèi)容介紹,第1章 天線介紹 第2章 饋線介紹 第3章 分集天線 第4章 天線的選用,天線是什么？,有效地輻射和接收無線電波的裝置，稱為天線。 無線電發(fā)射機輸出的射頻信號功率，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達接收地點后，由天線接下來（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過饋線送到無線電接收機。,天線的發(fā)射和接收功能,發(fā)射天線是一種將高頻已調(diào)電流的能量變換為電磁波的能量，并將電磁波輻射到預(yù)定方向的裝置。 接收天線是將無線電波的能量變換為高頻電流能量，同時還能分辯出由預(yù)定方向傳來的電磁波的裝置。 接收天線和發(fā)射天線的作用是可逆的過程。,電性能參數(shù) 半波振子天線 工作頻段 增益 方向圖 水平、垂直波瓣3dB寬度 下傾角 前后比 旁瓣抑制與零點填充 輸入阻抗 駐波比 極化方式 天線口隔離,機械參數(shù) 尺寸 重量 天線罩材料 外觀顏色 工作溫度 存儲溫度 風(fēng)載 迎風(fēng)面積 接頭型式 包裝尺寸 天線抱桿 防雷,天線基本技術(shù)參數(shù)及含義,天線基礎(chǔ)半波振子（Dipoles）,對稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個半波對稱振子可簡單地單獨立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個半波對稱振子組成天線陣。 兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長、全長為二分之一波長的振子，稱半波對稱振子,天線基礎(chǔ)半波振子（Dipoles）,使用數(shù)學(xué)中的微積分理論可以推算出半波振子天線的輻射圖,GAIN= 10log(4mW/1mW) = 6dBd,半波振子（Dipoles）輻射圖,天線方向圖（Pattern）,發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。 但實際中的天線輻射圖都比較復(fù)雜，稱之為天線方向圖。,天線增益,注意：天線只是無源傳輸器件，不能放大能量！,增益是指： 在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。 它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。 增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。,天線增益,天線增益的計算：指天線在最大輻射方向的增益系數(shù)。 在相同輸入功率就的條件下,天線在某方向某點產(chǎn)生的功率密度s1與理想點源(效率100%)同一點產(chǎn)生的功率密度s0的比值。 G（、）=s1（、）/s0 單位：dBi 在相同輸入功率就的條件下,天線在某方向某點產(chǎn)生的功率密度p1與 半波對稱振子增益系數(shù)的比值。 G （、）= s1（、）/ GA0 單位：dBd G（、）= G （、）+ 2.15 dBi=dBd+2.15,半波振子,理想點源（無耗均勻輻射器）,eg: 0dBd = 2.15dBi,dBd and dBi,定向天線增益,dBi vs. dBd,PLAN VIEW,isotropic,dipole,dB Gain ref Dipole (dBD),dB Gain ref isotropic (dBi),0dBi (ref),0dBD (ref),定向天線,天線增益實例,EIRP （有效輻射功率） 實例,波束寬度（Beamwidth）,方向圖通常都有兩個或多個瓣，其中輻射強度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。 在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強度降低 3 dB（功率密度降低一半）的兩點間的夾角定義為波瓣寬度（又稱 波束寬度 或 主瓣寬度 或 半功率角）。波瓣寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強。 還有一種波瓣寬度，即 10dB波瓣寬度，顧名思義它是方向圖中輻射強度降低 10dB （功率密度降至十分之一） 的兩個點間的夾角,基站天線三扇區(qū)覆蓋,20、30的品種多用于狹長地帶或高速公路的覆蓋；65品種多用于密集城市地區(qū)典型基站三扇區(qū)配置的覆蓋，90品種多用于城鎮(zhèn)郊區(qū)地區(qū)典型基站三扇區(qū)配置的覆蓋,垂直波瓣3dB寬度,定向天線： 全向天線：,垂直平面的半功率角（ 3dB寬度） 48,33,15,8等，定義了天線垂直平面的波束寬度。垂直平面的半功率角越小，偏離主波束方向時信號衰減越快，在越容易通過調(diào)整天線傾角時，可以準(zhǔn)確控制覆蓋范圍。,下傾角（Down Tilt）,為使主波瓣指向地面， 安置時需要將天線適度下傾，可分為以下： 機械下傾 固定電子下傾 可調(diào)電子下傾,不下傾 Non down tilt,電調(diào)下傾 Electronic downtilt,機械下傾 Mechanical downtilt,各種下傾的覆蓋,天線下傾角的調(diào)整是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的一個非常重要的事情。選擇合適的俯仰角可以使天線至本小區(qū)邊界的射線與天線至受干擾小區(qū)邊界的射線之間處于天線垂直方向圖中增益衰減變化最大的部分，從而使受干擾小區(qū)的同頻及鄰頻干擾減至最??；另外，選擇合適的覆蓋范圍，使基站實際覆蓋范圍與預(yù)期的設(shè)計范圍相同，同時加強本覆蓋區(qū)的信號強度。,天線下傾角的調(diào)整,一般來說，俯仰角的大小可以由以下公式推算： =arctg(h/R)A/2 其中：-天線的俯仰角 h-天線的高度 R-小區(qū)的覆蓋半徑 A-天線的垂直平面半功率角 上式是將天線的主瓣方向?qū)?zhǔn)小區(qū)邊緣時得出的，在實際的調(diào)整工作中，一般在由此得出的俯仰角角度的基礎(chǔ)上再加上1-2度，使信號更有效地覆蓋在本小區(qū)之內(nèi)，并且 要通過路測不斷修改。,前后比,方向圖中，前后瓣最大值之比稱為前后比，記為 F / B 。前后比越大，天線的后向輻射（或接收）越小。前后比F / B 的計算十分簡單- F / B = 10 Lg （前向功率密度） /（ 后向功率密度）,對天線的前后比F / B 有要求時，其典型值為 （18 - 30）dB，特殊情況下則要求達（35 - 40）dB 。,后向功率,前向功率,上下旁瓣抑制,對于基站天線，人們常常要求它的垂直面（即俯仰面）方向圖中，主瓣上方第一旁瓣 盡可能弱一些。這就是所謂的上旁瓣抑制 。基站的服務(wù)對象是地面上的移動電話用戶，指向天空的輻射是毫無意義的。,旁瓣抑制與零點補充,功率容量,一般天線功率容量范圍： 251500W 基站天線功率容量： 應(yīng)大于200W,輸入阻抗Impedance,天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與電流的比值。天線與饋線的連接，最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗，這時饋線終端沒有功率發(fā)射，饋線上沒有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較平緩，天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗。 匹配的優(yōu)劣一般用4個參數(shù)來衡量，即反射系數(shù)、行波系數(shù)、駐波比和回波損耗。4個參數(shù)之間有固定的數(shù)值關(guān)系，使用哪一個出于習(xí)慣。在我們的日常維護中，用的較多的是駐波比和回波損耗。 一般移動通信天線的輸入阻抗是50歐。,9.5 W,Forwarda: 10W,Backward: 0.5W,Return Loss： 10log(10/0.5) = 13dB VSWR (Voltage Standing Wave Ratio),回波損耗 Return Loss,回波損耗： 它是反射系數(shù)絕對值的倒數(shù)，以分貝值表示?；夭〒p耗的值在0dB 到 無窮大之間，回波損耗越小表示匹配越差，回波損耗越大表示匹配越好。0表示全反射，無窮大表示完全匹配。在移動通信系統(tǒng)中，一般要求回波損耗大于14dB。,電壓駐波比VSWR: 微波傳輸線的阻抗必須與天線的輸入阻抗匹配 否則就會有反射波產(chǎn)生，流向信號源 由反射波和入射波合成而產(chǎn)生的稱為駐波 駐波信號振幅的最大值與最小值之比稱為電壓駐波比VSWR 它是行波系數(shù)的倒數(shù)，其值在1到無窮大之間。駐波比為1，表示完全匹配；駐波比為無窮大表示全反射，完全失配。在移動通信系統(tǒng)中，一般要求駐波比小于1.5，但實際應(yīng)用中VSWR應(yīng)小于1.3。過大的駐波比會減小基站的覆蓋并造成系統(tǒng)內(nèi)干擾加大，影響基站的服務(wù)性能。,電壓駐波比（VSWR）,電壓駐波比（VSWR）,學(xué)員練習(xí)：體會電壓駐波比，回波損耗，輻射功率之間聯(lián)系,天線極化方式（Polarization）,垂直極化,水平極化,+ 45傾斜極化,- 45傾斜極化,極化是指電磁波在傳播的過程中，其電場矢量的方向和幅度隨時間變化的狀態(tài)。接收天線的極化方向只有同被接收的電磁波的極化形式一致時，才能有效地接收到信號。 一般使用的天線為單極化的。,雙極化天線,把垂直極化和水平極化兩種極化的天線組合在一起，或者， 把 +45 極化和 -45 極化兩種極化的天線組合在一起，就構(gòu)成了一種新的天線-雙極化天線。,極化方式與無線傳播關(guān)系,Power Transfer Between Antenna A and Antenna B,A,Cross-Polarized,當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，接收到的信號都會變小，也就是說，發(fā)生 極化損失。例如：當(dāng)用+ 45 極化天線接收垂直極化或水平極化波時，或者，當(dāng)用垂直極化天線接收 +45 極化或 -45極化波時，等等情況下，都要產(chǎn)生極化損失 當(dāng)接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時，例如用水平極化的接收天線接收垂直極化的來波，天線就完全接收不到來波的能量， 這種情況下極化損失為最大。,1000mW ( 1W),1mW,10log(1000mW/1mW) = 30dB,天線口隔離,理想的極化完全隔離是沒有的。饋送到一種極化的天線中去的信號多少總會有那么一點點在另外一種極化的天線中出現(xiàn)。 例如下圖所示的雙極化天線中，設(shè)輸入垂直極化天線的功率為1W，結(jié)果在水平極化天線的輸出端測得的輸出功率為 1mW，則隔離度為30dB.,工作頻段,CDMA800系統(tǒng)： 選用824896MHZ天線。 工作帶寬89682472MHZ CDMA1900系統(tǒng) 選用18501990MHZ的天線,天線尺寸,長寬高 長：與垂直波瓣、增益有關(guān) 寬：與水平波瓣有關(guān) 高：與所采用的天線技術(shù)有關(guān),天線重量,影響運輸、施工,天線罩材料,PVC, ABS, fiberglass等 防曬、防凍，防鹽霧，阻燃，抗老化等,天線外觀顏色,Good-looking, environment-protecting,偽裝天線,偽裝天線,物理參數(shù),工作溫度： 典型范圍：-40C +70C 存儲溫度： 典型范圍：-40C +70C 風(fēng)載： Eg: 160 km/h 迎風(fēng)面積： 越大越好 接頭形式： 7/16”DIN，N，SMA，female,物理參數(shù),風(fēng)載、風(fēng)符合：Wind Load Eg: 83N at 160km/h 迎風(fēng)面積：Flat Plate Area 越小越好 接頭類型Connector Type 7/16DIN,N,SMA female,天線抱桿,Mast diameter 45-90mm,天線防雷,Direct Ground,避雷器,基站天線主要參考參數(shù),頻帶類型: CDMA800, CDMA1900, 極化方式: 垂直；水平；45 線性極化；圓極化 輻射方向: 全向；定向 下傾方式: 無下傾；機械下傾；電子下傾； 可調(diào)下傾；遙控下傾 功能: 發(fā)射；接收；收發(fā)公用,46,內(nèi)容介紹,第1章 天線介紹 第2章 饋線介紹 第3章 分集天線 第4章 天線的選用,7/8”主饋線（MAIN FEEDER）,天線饋線（1）,1/2”超柔跳線 （JUMP CABLE）,天線饋線（2）,7/16”DIN-F型連接器（DIN CONNECTOR） 7/16”DIN-M和N-M型連接器（DIN & N CONNECTOR）,天線饋線（3）,纜頭裝接工具（Trimming Tool or Hand Tool Kit） 饋線卡（Clamp） 接地卡（Earthing Kit） 穿墻饋通（Wall Glands） 接地排(Universal Ground Bar),饋線安裝附件,饋線損耗,饋線長度小于15米時，一般使用1/2英寸跳線，損耗約1dB. 800M頻率時，使用7/8饋線，每百米長度的損耗是4dB。 1900M頻率時，使用7/8饋線，每百米長度的損耗是6dB。,GPS饋線,長度小于100米時，一般使用1/2饋線，一般不需跳線。 長度100300米時，一般使用7/8饋線，需要跳線。 長度大于300米時，一般使用5/4饋線，需要跳線。,53,內(nèi)容介紹,第1章 天線介紹 第2章 饋線介紹 第3章 分集天線 第4章 天線的選用,慢衰落、快衰落,慢衰落：是由于地形起伏或者建筑物的阻擋等因素使信號出現(xiàn)變化相對緩慢的隨機衰落。 快衰落是由于無線接收機相對于周圍環(huán)境的運動以及多徑傳播，使信號的幅度和相位出現(xiàn)快速波動并伴有深衰落。 分集技術(shù)能有效抵抗慢、快衰落。,分集技術(shù),利用無線傳播環(huán)境中同一信號的獨立樣本之間不相關(guān)的特點，使用一定的信號合并技術(shù)改善信號接收，來抵抗衰落引起的不良影響。 通過采用分集技術(shù)而帶來的發(fā)射功率的節(jié)省，稱為分集增益。,宏分集、微分集,宏分集：利用兩個或多個相隔較遠(yuǎn)的天線分別接收經(jīng)不同路徑傳播的同一無線信號，并進行選擇性合并來提高接收信號的質(zhì)量。對于對抗慢衰落、快衰落有較好的作用。 軟切換對信號的改善就是利用了多個基站天線的宏分集效應(yīng)。 微分集：通過在相同或相近的位置放置天線，利用空間分集、時間分集、頻率分集、角度分集、極化分集等方式實現(xiàn)信號的分集接收。對于快衰落有較好的改善。,分集合并技術(shù),最大比例合并：是將接收到的各路信號進行相位調(diào)整以及幅度加權(quán)調(diào)整，從而使合并后的信號達到最大的信噪比。 等增益合并：將各路信號調(diào)整到相同的相位，然后進行幅度合并。 選擇性合并：在接收端比較各路信號的大小，選擇其中最強的一個信號。 三種合并方式復(fù)雜度依次降低，合并性能依次降低。,空間分集,采用多個接收天線同時接收信號，并通過信號合并獲得分集增益。 各個接收天線之間的信號必須不相關(guān)，或相關(guān)性很小。 當(dāng)基站使用多個接收天線時，同常天線之間的距離要求在幾十個波長以上。 采用水平間隔分集方式比垂直間隔分集方式的性能通常要好。當(dāng)天線在水平方向上空間分集時，各天線接收到的信號平均強度基本相等。 對于空間分集，常用的合并方式是選擇性合并。,極化分集,通過發(fā)射端的天線發(fā)射兩個極化垂直的信號，在接收端分集接收?？蓽p輕多徑的影響。 極化會產(chǎn)生3dB的衰減。發(fā)射端必須將能量分到兩個不同的極化天線上。 優(yōu)點，不需要天線的分離，使用于小型設(shè)備。 缺點：分集增益小。,空間分集技術(shù)的應(yīng)用,空間分集技術(shù)主要應(yīng)用在基站側(cè)。 對于空間分集，每個BTS可以采用一個發(fā)射天線、兩個接收天線，或者采用一根天線用于收發(fā)共用，另一根天線則用于空間分集接收。 發(fā)射天線一般安裝在兩個接收天線之間，而且要求兩個接收天線的連線盡量與主干道平行，以增強接收分集的效果。,極化分集技術(shù)的應(yīng)用,45度/45度雙極化天線，組合了45度和45度兩副極化方向相互正交的天線，并且同時工作在收發(fā)雙工模式下，大大節(jié)省每個小區(qū)的天線數(shù)量；同時由于45度和45度為正交極化，有效保障分集接收效果。,CDMA2000前向鏈路發(fā)射分集,優(yōu)點：減少發(fā)射功率，抗瑞利衰落，增大系統(tǒng)容量。 可以采用空間分集、極化分集； 也可以采用正交發(fā)送分集OTD、多載波發(fā)送分集STS、時空發(fā)送分集STTD。,63,內(nèi)容介紹,第1章 天線介紹 第2章 饋線介紹 第3章 分集天線 第4章 天線的選用,天線類型,基站天線。 移動臺天線：車載臺天線，手持移動臺天線,常用基站天線類型,共線天線 對數(shù)周期天線 角反射器天線 偶極子天線 交叉偶極子天線 八木天線，等,天線選型,需要綜合考慮以下因素的影響： 方向圖、增益、水平波瓣寬度、垂直波瓣寬度、下傾方式、天線和發(fā)射機的匹配程度、駐波比、頻帶寬度、分集方式、天線的互調(diào)、天線尺寸、材質(zhì)結(jié)構(gòu)、天線安裝等。 需要根據(jù)覆蓋區(qū)內(nèi)的地形、地物、基站高度、覆蓋半徑等，話務(wù)。,極化方式,基站天線多采用線極化方式， 其中單極化天線多采用垂直線極化， 雙極化天線多采用45度/-45度雙線極化。,極化方式使用原則,在城區(qū)，基站數(shù)目較多，每個基站的覆蓋半徑小，考慮到安裝方便，及城區(qū)基站調(diào)整可能性大，建議采用雙極化天線。 在郊區(qū)和農(nóng)村，基站數(shù)目少，每個基站的覆蓋半徑大，采用空間分集可以增強基站接收效果。,天線的頻帶寬度,發(fā)射天線及收發(fā)共用天線，對于頻段寬度有不同要求。 收發(fā)共用天線需要更大的頻帶寬度。 在實際使用時，最好選擇既可用于發(fā)送也可用于接收的天線，即可以工作于收發(fā)兩個頻段上。這樣當(dāng)發(fā)射天線故障時，可以將接收天線配置為發(fā)射天線工作。,天線和發(fā)射機的匹配,當(dāng)天線與其連接的饋線達到阻抗匹配時，傳輸信號能量的效率最高。 應(yīng)當(dāng)選擇天線阻抗和饋線阻抗相同。,避免互調(diào)干擾,當(dāng)天線同時工作于兩個或多個頻率時，或當(dāng)天線同時用作收發(fā)天線時，必須考慮互調(diào)的問題。 互調(diào)是由于天線輻射單元和饋線之間連接器部件的非線形效應(yīng)，引起兩個或多個頻率混合后所產(chǎn)生的噪音信號。,全向天線、定向天線,基站天線按照輻射方向圖可以分為全向天線、定向天線。 全向天線在同一水平面內(nèi)各方向的覆蓋強度是相等的，適用于全向小區(qū)的覆蓋 定向天線在同一水平面的輻射具有方向性，能量輻射比較集中，適用于扇性小區(qū)的覆蓋。,天線方向圖、水平波瓣、垂直波瓣、增益,在天線的水平面（垂直面）方向圖上，相當(dāng)于主瓣最大點功率增益下降3dB的兩點之間所張的角度，定義為天線的水平（垂直）波瓣寬度。 天線輻射的大部分能量都集中在波瓣寬度內(nèi)，波瓣寬度的大小反映了天線的輻射集中程度。 全向天線的水平波瓣寬度為360度，而定向天線的常見水平波瓣寬度有20、30、65、90、105、120、180度等多種。 天線的垂直波瓣寬度一般在380度之間，基站天線采用較多的是518度之間的天線。 天線的增益是和天線的水平和垂直波瓣寬度密切相關(guān)，一般來說，波瓣寬度越小，增益越大。,天線方向圖、水平波瓣、垂直波瓣、增益,水平波瓣寬度的選取：基站數(shù)目多、覆蓋半徑小、話務(wù)分布大的區(qū)域，天線的水平波瓣寬度應(yīng)選得小一點；反之，波瓣寬度應(yīng)選得大一點。 垂直波瓣寬度的選?。焊采w區(qū)內(nèi)地勢平坦，建造物稀疏，平均高度較低的，垂直波瓣寬度可選的小一點；覆蓋區(qū)內(nèi)地勢復(fù)雜、落差大，天線的垂直波瓣寬度可選的大一些。,天線方向圖、水平波瓣、垂直波瓣、增益,城區(qū)選用建議： 城區(qū)S111基站一般選用水平波瓣寬度為65度，垂直波瓣寬度為710度天線，天線的增益在1518dBi之間。 對于S110或定向單扇區(qū)站點，可以選用水平波瓣寬度為65度、90度甚至更寬的天線，根據(jù)實際情況選用；垂直波瓣及增益選擇同S111站型。 對于全向站點，選用增益較小、帶電子下傾的天線。,天線方向圖、水平波瓣、垂直波瓣、增益,郊區(qū)和農(nóng)村選用建議： 定向天線選用水平波瓣寬度為90度，垂直波瓣寬度57度的天線，天線增益在1518 dBi之間 全向天線采用垂直波瓣寬度為57度，增益在912 dBi之間,天線方向圖、水平波瓣、垂直波瓣、增益,水面、沙漠等開闊地選用建議： 定向天線：如果要求覆蓋的區(qū)域比較開闊，選用水平波瓣寬度為90度或105度，垂直波瓣寬度57度的天線，天線增益在1418 dBi之間。對于要求覆蓋距離比較遠(yuǎn)但寬度不大的情況（例如狹長湖面、江面）可以考慮采用65度等窄波束天線。 全向天線：采用垂直波瓣寬度為57度，增益在912 dBi之間的天線。,公路、鐵路覆蓋,天線選取應(yīng)根據(jù)所要覆蓋的公路和鐵路的路線距離和形狀來決定。 如果路線較直，選用水平波瓣寬度為2030度，垂直波瓣寬度為57度的高增益天線。常采用兩個180度的定向天線背靠背放置。 如果路線彎曲幅度較大，根據(jù)具體情況可選用水平波瓣寬度為65、90度甚至更大的天線，垂直波瓣寬度可選57度。,天線下傾方式,機械下傾 電下傾：固定電下傾、可調(diào)電下傾 機械下傾天線只是在架設(shè)時傾斜天線，多用于下傾角度小于10度的下傾。 電下傾，下傾角度范圍較大，可大于10度，下傾角度較大時天線方向圖無明顯畸變，天線后瓣也同時下傾。 小角度的固定電下傾天