基站天线原理与常用技术指标 内部公开
度不要超过天线垂直面的半功率波束宽度），影响扇区的覆盖控制，目前波束下倾主要有以下几种：
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固定波束电下倾
天线设计时，通过控制辐射单元的幅度和相位，使天线主波束偏离天线阵列单元取向的法线方向一定的角度（如：3°、6°、9°等），并与机械下倾配合，可以使天线附角调节范围达到18-20°（主要供应商KATHRIEN、ALLGON、DB）。
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手动连续可调波束电下倾
基站天线设计时采用可调移相器，获得主波束指向连续调节，不包括机械调节，可以达到0-10°的电调范围。
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可远端控制的波束电下倾
该类型基站天线在设计时增加了微型伺服系统，通过精密电机控制移相器达到遥控调节目的，由于增加了有源控制电路，天线可靠性下降，同时防雷问题变得复杂。 4.1.5. 增益
指在相同输入功率条件下，天线在最大辐射方向上某一点所产生的功率密度与理想点源天线在同一点所产生的功率密度的比值。增益反映了天线将电波集中发射到某一方向上的能力，一般来讲天线的增益越高，波瓣宽度越窄，天线发射出的能量也越集中。天线增益的单位一般有两种：dBi与dBd，其中 dBi是以理想点源天线增益为参考的基准，而dBd是以半波振子天线增益为参考基准。两者之间的关系为：
0dBd?2.15dBi
dBi 定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于各向同性天线的能量集中能力，“i”即表示各向同性 -- Isotropic。
dBd 定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于半波振子天线的能量集中能力，“d”即表示偶极子 -- Dipole。
各向同性半波振子实际天线8.85dBd2.15dBi2.15dBiERP11dBiEIRP图中的实际天线增益为11dBi
2006-04-10
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图26 dBi&dBd关系图
注：EiRP （有效辐射功率）是 Equivalent Isotropic Radiator Power 的缩写，计算天线口的发射功率经常用到，其意义为下式。ERP和EiRP含义类似，只不过对应单位为dBd。
其中，P_forward为前向发射功率；P_reflected为反射功率；Tx_Antenna_Gain为测试基站发射天线增益（dBi）；Rx_Antenna_Gain为测试接收机天线增益（dBi）；Rx_Feeder_Loss为测试接收机的馈线损耗。
4.1.6. 特性阻抗
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。输入阻抗有电阻分量和电抗分量。输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率。因此，必须使电抗分量尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。
输入阻抗与天线的结构和工作波长有关，基本半波振子，即由中间对称馈电的半波长导线，例如某天线输入阻抗为（73.1＋ｊ42.5）欧姆。当把振子长度缩短３％～５％时，就可以消除其中的电抗分量，使天线的输入阻抗为纯电阻，即使半波振子的输入阻抗为73.1欧（标称75欧）。
通常特性阻抗Ｚ。=50欧姆/或75欧姆，其中通信行业使用50欧姆阻抗的天线，75欧姆的则一般为广电采用。
4.1.7. 反射损耗与电压驻波比（VSWR）
一般来讲，发射机通过天线发射电磁波，都不会100％发送出去，总会因为天线阻抗不匹配而在天线接头处反射回部分功率。反射损耗指在天线的接头处的反射功率与入射功率的比值。反射损耗反映了天线的匹配特性。
电压驻波比与反射损耗都是描述匹配状态的概念，只不过反射损耗是通过功率来描述，而电压驻波比是通过电压来描述。
下图是VSWR的物理意义图示及VSWR和反射损耗之间关系。
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图27 V.S.W.R物理意义图示
天线输入阻抗与特性阻抗不一致时，产生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（Umax）和最小值（Umin）之比就是电压驻波比。电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。
在移动通信蜂窝系统的基站天线中，在指定的工作频段、温度范围，湿度度范围内 VSWR最大值应小于或等于1.5:1，即反射损耗小于等于-14dB。
其中R.L.(dB)?20log?，Γ值可以由上图公式得出，VSWR=1.5:1时，R.L.=-13.98dB。
4.1.8. 前后比
该指标只对定向天线有意义。指天线前向最大辐射方向的功率密度与后向±30度范围内的最大辐射方向的功率密度的比值。前后比反映天线对后向干扰的抑制能力。一般的基站天线该指标要求达到25dB。
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后向功率 (前向功率)
前向功率
以dB表示的前后比 = 10 log 典型值为 25dB 左右 (反向功率)
目的是有一个尽可能小的反向功率
图28 前后比物理意义图示
4.1.9. 端口隔离度
隔离度是表征不同天馈系统间或同一天馈系统内不同端口间互相耦合的程度，单位为dB，一般来讲，隔离度越大越好。
对于多端口天线，如双极化天线、双频段双极化天线，收发共用时端口之间的隔离度应大于 30dB。
4.1.10. 功率容量
指平均功率容量，天线包括匹配、平衡、移相等其它耦合装置，其所承受的功率是有限的，考虑到基站天线的实际最大输入功率（单载波功率为 20W），若天线的一个端口最多输入 4 个载波，则天线的最大输入功率为 80W，一般情况，对应的天线的单端口功率容量应大于 150W（环境温度为 65℃ 时）。 4.1.11. 无源互调
所谓无源互调特性是指接头，馈线，天线，滤波器等无源部件工作在多个载频的大功率信号条件下由于部件本身存在非线性而引起的互调效应。通常都认为无源部件是线性的，但是在大功率条件下无源部件都不同程度地存在一定的非线性，这种非线性主要是由以下因素引起的：
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不同材料的金属的接触 相同材料的接触表面不光滑 连接处不紧密 存在磁性物质
目前学术界对这种非线性产生的机理还不清楚，这种效应有些类似于二极管的工作原理。当只输入一个频率的大功率信号时，由于这种非线性效应会产生高次谐波；当输入不同频率的大功率信号时，会产生混频效应，导致其他频点信号的产生，这些新产生的信号称为互调产物。
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输入信号 单频率信号：f1 输出信号 基波：f1 高次谐波： 2f1 3f1 4f1 ?? 双频率信号：f1, f2 基波：f1 f2 高次谐波：2f1 2f2 3f1 3f 2 4f1 4f 2 ?? 互调产物：f1-f2 f2-f 1 2f2-f1 2f1-f 2 3f2-2f 1 3f1-2f2 ?? 互调产物的存在会对通信系统产生干扰，特别是落在接收带内的互调产物将对系统的接收性能产生严重影响，因此在GSM系统中对接头，电缆，天线等无源部件的互调特性都有严格的要求。要求：接头的无源互调指标 ≤ -150dBc，电缆的无源互调指标 ≤ -170dBc，天线的无源互调指标 ≤ -150dBc。
在接头的加工过程中，为了保证良好的无源互调特性，需要特别控制镀银工艺与装配过程。在天线的生产过程中，为了减小无源互调，厂家会尽量减少天线内部馈电网络的焊接点数量，同时会采用质量良好的接头，每一根天线在出厂前都要经过无源互调指标的检测，以确保这项指标满足要求。
在实际使用过程中，如果接头接触不良（如接头里较脏，里面有金属碎屑），接头的镀银层被腐蚀氧化严重，天线的焊点开裂等都会导致系统的无源互调特性恶化。 4.1.12. 风载荷
基站天线通常安装在高楼及铁塔上，尤其在沿海地区，常年风速较大，要求天线在风速 36m/s 时正常工作，在 55m/s 时不被破坏。
天线本身通常能够承受强风，在风力较强的地区，天线通常是由于铁塔、抱杆等原因而遭到损坏。因此在这些地区，应选择表面积小的天线。 4.1.13. 工作温度和湿度
基站天线应在环境温度 -40 ~ +65℃ 和相对湿度 0 ~ 100% 范围内正常工作。 4.1.14. 雷电防护
基站天线所有射频输入端口均要求直流直接接地。 4.1.15. 三防能力
基站天线必须具备三防能力，即：防潮、防盐雾、防霉菌。对于基站全向天线必须允许天线倒置安装，同时满足三防要求。
4.2. 波束宽度与增益之间的关系
天线是一种能量集中的装置，在某个方向辐射的增强意味着其他方向辐射的减弱。通常可以通过水平面波瓣宽度的缩减来增强某个方向的辐射强度以提高天线增益。在天线增益一定的情况下，
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