在整個(gè)基站系統(tǒng)造價(jià)中，天線雖然占了很少的份額,，但是卻起著非常重要的作用,，基站的輻射能量都要從天線發(fā)射出去而終端的信號(hào)也要通過(guò)天線進(jìn)行接收；

天線如此的重要,，你們對(duì)天線了解有多少呢,？什么是半波振子、極化,、傾角,、增益、駐波比,、天線選擇,？等等相關(guān)天線的知識(shí)我們?cè)诠ぷ髦薪?jīng)常遇到，其實(shí)我們?cè)诿看握J(rèn)證考試的時(shí)候也有很多相關(guān)的題目,，每次都是背答案,，這次就讓我好好了解一下這些東西吧。

一,、     什么是天線,？

把從導(dǎo)線上傳下來(lái)的電信號(hào)做為無(wú)線電波發(fā)射到空間…...

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，天線的作用就是建立各無(wú)線電話之間的無(wú)線傳輸線路,。為了保證基站與業(yè)務(wù)區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站之間的通信,，在該業(yè)務(wù)區(qū)域內(nèi)，無(wú)線電波的能量應(yīng)盡可能的均勻輻射,，并且天線增益應(yīng)盡可能高,。

注意：天線是無(wú)源的，不會(huì)起到信號(hào)增強(qiáng)作用,。

關(guān)于振子

振子就是構(gòu)成天線的最基本單位,。任何天線都要諧振在一定的頻率上，我們要接收哪個(gè)頻率的信號(hào),，天線諧振在那個(gè)頻率上,，像GSM天線必須諧振在900M左右頻帶內(nèi)的某一個(gè)頻點(diǎn)上。天線諧振是對(duì)天線最基本的要求,，其實(shí)任意一根金屬導(dǎo)體都能做天線,，只是性能好壞的問(wèn)題,，如上面說(shuō)過(guò)的不接天線的基站，它的天線口也可看成一根天線,，但是一根不合格的天線(覆蓋范圍小)，換成標(biāo)準(zhǔn)天線后,，效果馬上就不一樣了,，可見(jiàn)諧振對(duì)信號(hào)輻射的重要性。

電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間是相互垂直的,，同時(shí)兩者又都垂直于傳播方向,。

圖：電磁波的轉(zhuǎn)播

導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射,，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān). 當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí),，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射,。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱(chēng)為振子,。

圖：振子的角度與電磁波輻射能力的關(guān)系

長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的導(dǎo)線稱(chēng)作電偶極子，

如果導(dǎo)線位置如由于兩導(dǎo)線的距離很近,，且兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消,，因而輻射很微弱。如果將兩導(dǎo)線張開(kāi),，這時(shí)由于兩導(dǎo)線的電流方向相同,，由兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，因而輻射較強(qiáng),。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí),，導(dǎo)線的電流很小，輻射很微弱,。

雙絞線之所以能屏蔽,，是應(yīng)為產(chǎn)生的電磁場(chǎng)互相抵消了。

半波振子

兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱(chēng)振子,，也叫半波振子,。

兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱(chēng)振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng),、全長(zhǎng)為二分之一波長(zhǎng)的振子,，稱(chēng)半波對(duì)稱(chēng)振子。

圖：振子實(shí)物（見(jiàn)過(guò)沒(méi),？）

二,、     天線參數(shù)解析

在天線的包裝盒里都有一份技術(shù)參數(shù)的說(shuō)明書(shū)，上面詳細(xì)描述了這副天線的性能指標(biāo),，如：

1.      極化方式

在天線的各項(xiàng)參數(shù)里有一個(gè)很重要的參數(shù)就是極化方式,。天線的極化就是指天線輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度（圖中紅箭頭）方向,。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于地面時(shí)，此電波就稱(chēng)為垂直極化波,；當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行于地面時(shí),，此電波就稱(chēng)為水平極化波。

垂直極化 Vertical

水平極化Horizontal

雙極化天線是由極化彼此正交的兩根天線封裝在同一天線罩中組成的,，采用雙線極化天線,可以大大減少天線數(shù)目,，簡(jiǎn)化天線工程安裝，降低成本,，減少了天線占地空間,。在雙極化天線中，通常使用+45°和-45°正交雙線極化,。

注：天線數(shù)目太多給基站建設(shè),、安裝帶來(lái)困難，安裝費(fèi)用居高不下,，有的站點(diǎn)根本無(wú)法安裝分集接收天線,，即使安裝了也無(wú)法得到最佳分集接收增益。因此,，雙極化天線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,。

·  單極化天線多采用垂直線極化

·  雙極化天線多采用±45°雙線極化

兩種極化天線外觀識(shí)別，雙極化天線有兩個(gè)端口,，單極化天線僅一個(gè)端口,。實(shí)際工程中，采用空間分集需要多個(gè)單極化天線,，而采用極化分集需要一副雙極化天線,。

空間分集是采用將兩根單極化天線拉開(kāi)一定的間距，減小接收信號(hào)的相關(guān)性,，從而降低衰落的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)的,，因此，采用空間分集需要多個(gè)單極化天線,。

極化分集采用的是雙極化天線,，而雙極化天線接收兩個(gè)不同極化方式的信號(hào)（也即不相關(guān)性較好的兩路信號(hào)），從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)性較差的兩路信號(hào)的合并,，降低衰落的產(chǎn)生,，因此，采用極化分集的只需要一幅雙極化天線,。

2.      阻抗

天線可以看做是一個(gè)諧振回路,。一個(gè)諧振回路當(dāng)然有其阻抗。我們對(duì)阻抗的要求就是匹配,，和天線相連的電路必須有與天線一樣的阻抗,。和天線相連的是饋線,，天線的阻抗和饋線阻抗必須一樣，才能達(dá)到最佳效果,。無(wú)線通信系統(tǒng)目前使用的天線阻抗全部是50歐姆,。

3.      半角功率

定義為:在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強(qiáng)度降低 3 dB（功率密度降低一半）的兩點(diǎn)間的夾角定義為波瓣寬度（又稱(chēng)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(qiáng)。

下圖為板狀天線的參數(shù)：

圖：天線的垂直波束寬度和水平波束寬度

圖：天線輻射圖

4.      傾角

我們所說(shuō)的天線的傾角是指電波的傾角,，而并不是天線振子本身機(jī)械上的傾角,。傾角反映了天線接收哪個(gè)高度角來(lái)的電波最強(qiáng)。

對(duì)于定向天線可以通過(guò)機(jī)械方式調(diào)整傾角,。全向天線的傾角是通過(guò)電子下傾來(lái)實(shí)現(xiàn)的,。

電子下傾的原理是通過(guò)改變共線陣天線振子的相位，改變垂直分量和水平分量的幅值大小,，改變合成分量場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度,，從而使天線的垂直方向圖下傾。由于天線各方向的場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度同時(shí)增大和減小,，保證在改變傾角后天線方向圖變化不大,，使主瓣方向覆蓋距離縮短，同時(shí)又使整個(gè)方向圖在服務(wù)區(qū)內(nèi)減小覆蓋面積但又不產(chǎn)生干擾,。

先看看下邊圖感受一下機(jī)械下傾角和電子下傾角的區(qū)別：

所謂內(nèi)置電下傾天線指的是天線垂直放置時(shí),，其方向圖主辦方向偏離水平方向，也即本身就存在“內(nèi)置電下傾”角度

同時(shí),，內(nèi)置電下傾天線的下傾角度也可以采用機(jī)械下傾方式配合實(shí)現(xiàn)更大的下傾角度,。

圖：實(shí)現(xiàn)電子下傾角的方法

所謂機(jī)械傾角天線指的是天線垂直放置其方向圖主瓣方向是水平方向，而如果需要采用傾角的場(chǎng)合,，則必須通過(guò)夾具角度的調(diào)整實(shí)現(xiàn),，也即“機(jī)械”調(diào)整傾角；

機(jī)械調(diào)整天線指的是通過(guò)調(diào)整夾具的方法實(shí)現(xiàn)下傾角度的調(diào)整,；

電調(diào)天線指的是通過(guò)拉桿的調(diào)節(jié)控制天線內(nèi)置的調(diào)節(jié)裝置調(diào)整天線下傾角度,；

5.       隔離度

我們所說(shuō)的天線的隔離度指的是兩根天線或者一根雙極化天線的不相關(guān)性；

隔離度參數(shù)合格保證了同扇區(qū)天線分集接收的性能,。

LTE-D頻段天線隔離度要求: 

TD-LTE線陣和CDMA 1X定向天線之間間距要求：并排同向安裝時(shí),，建議采用垂直隔離方式，垂直距離≥2.7m,。 

TD-LTE線陣和CDMA2000定向天線之間間距要求：并排同向安裝時(shí),，建議采用垂直隔離方式,，垂直距離≥2.7m。 

TD-LTE線陣和WCDMA定向天線之間間距要求：并排同向安裝時(shí),，水平隔離距離≥0.5m,，垂直距離≥0.2m 

TD-LTE與TD-SCDMA隔離要求：并排同向安裝時(shí)，水平隔離距離≥0.5m,，垂直距離≥0.2m,。 

LTE-F頻段天線隔離度要求: 

TD-LTE線陣和GSM/DCS定向天線之間間距要求：并排同向安裝時(shí)，水平隔離距離≥0.5m,，垂直距離≥0.3m,。 

TD-LTE線陣和CDMA 1X定向天線之間間距要求：并排同向安裝時(shí)，建議采用垂直隔離方式,，垂直距離≥2 m,。 

TD-LTE線陣和CDMA2000定向天線之間間距要求：并排同向安裝時(shí)，建議采用垂直隔離方式,，垂直距離≥3 m,。 

TD-LTE線陣和WCDMA定向天線之間間距要求：并排同向安裝時(shí)，水平隔離距離≥0.5m,，垂直距離≥0.2m,。 

6.      前后比

定義：主瓣最大值與后瓣最大值之比。

表明了天線對(duì)后瓣抑制的好壞,。選用前后比低的天線,，天線的后瓣有可能產(chǎn)生越區(qū)覆蓋，導(dǎo)致切換關(guān)系混亂,，產(chǎn)生掉話,。一般在25－30dB之間，應(yīng)優(yōu)先選用前后比為30的天線,。

7.      駐波比

天線駐波比是表示天饋線與基站匹配程度的指標(biāo),。它的產(chǎn)生是由于入射波能量傳輸?shù)教炀€輸入端后未被全部輻射出去，產(chǎn)生反射波,，迭加而成的,。假設(shè)基站發(fā)射功率是10W，反射回0.5W,，

由此可算出回波損耗：RL＝10lg(10/0.5)=13dB,，

計(jì)算反射系數(shù)：RL=-20lg G    ,G＝0.2238

VSWR=(1+G)/(1- G)＝1.57

一般要求天線的駐波比小于1.5，駐波比是越小越好,，但工程上沒(méi)有必要追求過(guò)小的駐波比,。

8.      增益

天線是將傳輸線中的電磁能轉(zhuǎn)化成自由空間的電磁波或?qū)⒖臻g電磁波轉(zhuǎn)化成傳輸線中的電磁能的設(shè)備。因?yàn)樘炀€是無(wú)源器件,，所以?xún)H僅起得是轉(zhuǎn)化作用而不能放大信號(hào),，那么我們?yōu)槭裁从终f(shuō)某型號(hào)的天線的增益是10dbi呢,？

有這樣一個(gè)事實(shí)：將外面損壞的基站拿到機(jī)房做測(cè)試，一般是不接天線的,，打電話是沒(méi)有問(wèn)題的,，只是覆蓋的距離小，接上天線后覆蓋距離明顯大多了,，毫無(wú)疑問(wèn)天線是有增益的并且還有大小之分,，一個(gè)無(wú)源器件若想實(shí)現(xiàn)正的增益必然有一部分是負(fù)增益才行，這就要說(shuō)到天線輻射的方向圖問(wèn)題,。

天線增益的定義：天線增益是指天線將發(fā)射功率往某一指定方向集中輻射的能力,。

切記：天線本身不增加所輻射信號(hào)的能量，它只是通過(guò)天線振子的組合并改變其饋電方式把能量集中到某一個(gè)方向,。

一般把天線的最大輻射方向上的場(chǎng)強(qiáng)E與理想多向同性天線（理想點(diǎn)源）均勻輻射場(chǎng)強(qiáng)E相比,，以功率密度增強(qiáng)的倍數(shù)定義為增益。增益越高,，天線波束的范圍就越小。

板狀天線的高增益是通過(guò)多個(gè)基本振子排列成天線陣而合成,。

圖：板狀天線增益

增益是指在輸入功率相等的條件下,，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比（功率與場(chǎng)強(qiáng)的平方成正比）,。增益一般與天線方向圖有關(guān),，方向圖主瓣越窄，后瓣,、副瓣越小,，增益越高。

·  利用反射板可把輻射能控制聚焦到一個(gè)方向

·  反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線

在我們的“扇形覆蓋天線”中,，反射面把功率聚焦到一個(gè)方向進(jìn)一步提高了增益,。

這里, “扇形覆蓋天線”與單個(gè)對(duì)稱(chēng)振子相比的增益為10log(8mW/1mW) = 9dBd。

9.      天線的方向性

·  天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力,。對(duì)于接收天線而言,，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來(lái)的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來(lái)表示,。

·  方向圖可用來(lái)說(shuō)明天線在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力,。

·  

圖：天線方向圖

能量最強(qiáng)的波瓣叫主瓣，上下次強(qiáng)的波瓣叫第一旁瓣,，依次類(lèi)推,。對(duì)于定向天線，還存在后瓣,。

波束寬度的概念

圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)瓣,，其中最大的瓣稱(chēng)為主瓣,，其余的瓣稱(chēng)為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度,。稱(chēng)為半功率（角）瓣寬,。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好,，抗干擾能力越強(qiáng),。

所謂的全向天線是指一種在水平方向圖上表現(xiàn)為360°都均勻輻射，也就是平常所說(shuō)的無(wú)方向性,，在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束,，一般情況下波瓣寬度越小，增益越大,。全向天線在移動(dòng)通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用與郊縣大區(qū)制的站型或者小功率應(yīng)用的小靈通天線領(lǐng)域,，覆蓋范圍涵蓋周?chē)煌嚯x的360 °范圍。

定向天線,，在在水平方向圖上表現(xiàn)為一定角度范圍輻射,，也就是平常所說(shuō)的有方向性，在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束,，同全向天線一樣,，波瓣寬度越小，增益越大,。定向天線在移動(dòng)通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用于城區(qū)小區(qū)制的站型,，覆蓋范圍小，用戶(hù)密度大,，頻率利用率高,。

看看全向天線和定向天線的輻射圖：

三、     天線選擇原理

根據(jù)組網(wǎng)的要求建立不同類(lèi)型的基站,，而不同類(lèi)型的基站可根據(jù)需要選擇不同類(lèi)型的天線,。選擇的依據(jù)就是上述技術(shù)參數(shù)。比如全向站就是采用了各個(gè)水平方向增益基本相同的全向型天線,，而定向站就是采用了水平方向增益有明顯變化的定向型天線,。一般在市區(qū)選擇水平波束寬度為65°的天線，在郊區(qū)可選擇,。

水平波束寬度為65°,、90°或120°的天線（按照站型配置和當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境而定），而在鄉(xiāng)村選擇能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍覆蓋的全向天線則是最為經(jīng)濟(jì)的,。