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。
按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。 按方向性分为全向天线、定向天线等。
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、极化和频段。 方向性天线描述:
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。
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。 2-3 天线尺寸
天线尺寸=长3宽3高 长:与垂直波瓣、增益有关; 宽:与水平波瓣有关;
高:与所采用的天线技术有关; 2-4天线工作频段
CDMA(CELLULA)800 MHz: 824-896MHz(中国) CDMA(PCS/PCN) 1900 MHz: 1850-1990MHz (国外)
无论是发射天线还是接收天线,它们总是在一定的频率范围(频带宽度)内工作的,天线的频带宽度定义为:
在驻波比SWR ≤ 1.5 条件下,天线增益下降 3 分贝范围内的频带宽度。
一般说来,在工作频带宽度内的各个频率点上, 天线性能是有差异的,但这种差异造成的性能 下降是可以接受的。
发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去,基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。但实际中的天线辐射图都比较复杂,称之为天线方向图。 2-5天线增益
增益是指:在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。天线只是无源传输器件,不能放大能量!
方向图通常都有两个或多个瓣,其中辐射强度最大的瓣称为主
瓣,其余的瓣称为副瓣或旁瓣。在主瓣最大辐射方向两侧,辐射强度降低3 dB(功率密度降低一半)的两点间的夹角定义为波瓣宽度(又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角)。波瓣宽度越窄,方向性越好,作用距离越远,抗干扰能力越强。还有一种波瓣宽度,即10dB波瓣宽度,顾名思义它是方向图中辐射强度降低10dB (功率密度降至十分之一)的两个点间的夹角方向图通常都有两个或多个瓣,其中辐射强度最大的瓣称为主瓣,其余的瓣称为副瓣或旁瓣。 2-6天线覆盖
水平平面的半功率角( 3dB宽度) 45°,60°,90°等定义了天线水平平面的波束宽度。角度越大,在扇区交界处的覆盖越好,但当提高天线倾角时,也越容易发生波束畸变,形成越区覆盖。角度越小,在扇区交界处覆盖越差提高天线倾角可以在移动程度上改善扇区交界处的覆盖,而且相对而言,不容易产生对其他小区的越区覆盖。
垂直平面的半功率角(3dB宽度)48°,33°,15°,8°等,定义了天线垂直平面的波束宽度。垂直平面的半功率角越小,偏离主波束方向时信号衰减越快,在越容易通过调整天线倾角时,可以准确控制覆盖范围。
基站天线三扇区覆盖:20°、30°的品种多用于狭长地带或高速公路的覆盖;65°度品种多用于密集城市地区典型基站三扇区配置的覆盖,集城市地区典型基站三扇区配置的覆盖,90°品种多用于城镇郊区地区。
定向天线:全向天线:垂直平面的半功率角(3dB宽度)48°,33°,15°,8°等,定义了天线垂直平面的波束宽度。垂直平面的半功率角越小,偏离主波束方向时信号衰减越快,在越容易通过调整天线倾角时,可以准确控制覆盖范围。 2-7俯仰角的调整
一般来说,俯仰角的大小可以由以下公式推算: θ=arctg(h/R)+A/2, 其中:θ--天线的俯仰角 h--天线的高度 R--小区的覆盖半径 A-天线的垂直平面半功率角
上式是将天线的主瓣方向对准小区边缘时得出的,在实际的调整工作中,一般在由此得出的俯仰角角度的基础上再加上1-2度,使信号更有效地覆盖在本小区之内,并且要通过路测不断修改。 天线下倾角的调整是网络优化中的一个非常重要的事情。选择合适的俯仰角可以使天线至本小区边界的射线与天线至受干扰小区边界的射线之间处于天线垂直方向图中增益衰减变化最大的部分,从而使受干扰小区的同频及邻频干扰减至最小;另外,选择合适的覆盖范围,使基站实际覆盖范围与预期的设计范围相同,同时加强本覆盖区的信号强度。
2-8前后比
方向图中,前后瓣最大值之比称为前后比,记为 F / B 。前后比越大,天线的后向辐射(或接收)越小。前后比F / B 的计算十分简单--- F / B = 10 Lg {(前向功率密度) /( 后向功率密度)}
对天线的前后比F / B 有要求时,其典型值为 (18 --- 30)dB,特殊情况下则要求达(35 --- 40)dB 。 2-9上下旁瓣抑制
对于基站天线,人们常常要求它的垂直面(即俯仰面)方向图中,主瓣上方第一旁瓣尽可能弱一些。这就是所谓的上旁瓣抑制。基站的服务对象是地面上的移动电话用户,指向天空的辐射是毫无意义的。 3、阻抗匹配 3-1输入阻抗
天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。天线与馈线的连接,最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗,这时馈线终端没有功率反射,馈线上没有驻波,天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量,使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。
匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数,行波系数,驻波比和回波损耗,四个参数之间有固定的数值关系,使用那一个纯出于习惯。在我们日常维护中,用的较多的是驻波比和回波损耗。一般