表征天線性能的主要參數(shù)有方向圖,增益,輸入阻抗,駐波比,極化方式等。
1.1 天線的輸入阻抗
天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。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反射,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)劣一般用四個參數(shù)來衡量即反射系數(shù),行波系數(shù),駐波比和回波損耗,四個參數(shù)之間有固定的數(shù)值關系,使用那一個純出于習慣。在我們?nèi)粘>S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為50Ω。
駐波比: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,但實際應用中VSWR應小于1.2。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,影響基站的服務性能。
回波損耗:它是反射系數(shù)絕對值的倒數(shù),以分貝值表示。回波損耗的值在0dB的到無窮大之間,回波損耗越大表示匹配越差,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。
1.2 天線的極化方式
所謂天線的極化,就是指天線輻射時形成的電場強度方向。當電場強度方向垂直于地面時,此電波就稱為垂直極化波;當電場強度方向平行于地面時,此電波就稱為水平極化波。由于電波的特性,決定了水平極化傳播的信號在貼近地面時會在大地表面產(chǎn)生極化電流,極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場信號迅速衰減,而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流,從而避免了能量的大幅衰減,保證了信號的有效傳播。
因此,在移動通信系統(tǒng)中,一般均采用垂直極化的傳播方式。另外,隨著新技術的發(fā)展,最近又出現(xiàn)了一種雙極化天線。就其設計思路而言,一般分為垂直與水平極化和±45°極化兩種方式,性能上一般后者優(yōu)于前者,因此目前大部分采用的是±45°極化方式。雙極化天線組合了+45°和-45°兩副極化方向相互正交的天線,并同時工作在收發(fā)雙工模式下,大大節(jié)省了每個小區(qū)的天線數(shù)量;同時由于±45°為正交極化,有效保證了分集接收的良好效果。(其極化分集增益約為5dB,比單極化天線提高約2dB。)
1.3 天線的增益
天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力,它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一。
一般來說,增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度,而在水平面上保持全向的輻射性能。天線增益對移動通信系統(tǒng)的運行質(zhì)量極為重要,因為它決定蜂窩邊緣的信號電平。增加增益就可以在一確定方向上增大網(wǎng)絡的覆蓋范圍,或者在確定范圍內(nèi)增大增益余量。任何蜂窩系統(tǒng)都是一個雙向過程,增加天線的增益能同時減少雙向系統(tǒng)增益預算余量。另外,表征天線增益的參數(shù)有dBd和dBi。DBi是相對于點源天線的增益,在各方向的輻射是均勻的;dBd相對于對稱陣子天線的增益dBi=dBd+2.15。相同的條件下,增益越高,電波傳播的距離越遠。一般地,GSM定向基站的天線增益為18dBi,全向的為11dBi。
1.4 天線的波瓣寬度
波瓣寬度是定向天線常用的一個很重要的參數(shù),它是指天線的輻射圖中低于峰值3dB處所成夾角的寬度(天線的輻射圖是度量天線各個方向收發(fā)信號能力的一個指標,通常以圖形方式表示為功率強度與夾角的關系)。
天線垂直的波瓣寬度一般與該天線所對應方向上的覆蓋半徑有關。因此,在一定范圍內(nèi)通過對天線垂直度(俯仰角)的調(diào)節(jié),可以達到改善小區(qū)覆蓋質(zhì)量的目的,這也是我們在網(wǎng)絡優(yōu)化中經(jīng)常采用的一種手段。主要涉及兩個方面水平波瓣寬度和垂直平面波瓣寬度。水平平面的半功率角(H-Plane Half Power beamwidth):(45°,60°,90°等)定義了天線水平平面的波束寬度。角度越大,在扇區(qū)交界處的覆蓋越好,但當提高天線傾角時,也越容易發(fā)生波束畸變,形成越區(qū)覆蓋。角度越小,在扇區(qū)交界處覆蓋越差。提高天線傾角可以在移動程度上改善扇區(qū)交界處的覆蓋,而且相對而言,不容易產(chǎn)生對其他小區(qū)的越區(qū)覆蓋。在市中心基站由于站距小,天線傾角大,應當采用水平平面的半功率角小的天線,郊區(qū)選用水平平面的半功率角大的天線;垂直平面的半功率角(V-Plane Half Power beamwidth):(48°, 33°,15°,8°)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)整天線傾角準確控制覆蓋范圍。
1.5 前后比(Front-Back Ratio)
表明了天線對后瓣抑制的好壞。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,導致切換關系混亂,產(chǎn)生掉話。一般在25-30dB之間,應優(yōu)先選用前后比為30的天線。
案例 常見天線參數(shù)設置 | |
電性能(Band 1) | |
技術參數(shù) | 性能指標 |
增益Gain | 16dBi |
頻率范圍Frequency Range | 870 --- 960 MHz |
雙極化Polarisation Dual | Slant ± 45° |
端口隔離度Isolation between ports | 330 dB |
水平平面-3dB 功率角 Horizontal Plane -3dB Power Beamwidth | 65° |
垂直平面-3dB 功率角 Vertical Plane -3dB Power Beamwidth | 8° |
水平面-10dB Power Beamwidth Horizontal Plane -10dB Power Beamwidth | 125° |
阻抗Impedance | 50 Ohm |
回波損耗Return Loss 870-960 MHz | 316 dB |
前后比Front to Back Ratio | 325 dB |
端口最大輸入功率Max Input Power per port | 150 W |
Electrical Downtilt | 1 to 10° |
Downtilt Setting Accuracy | ± 0.5° |
電性能(Band 2) | |
增益Gain | 16dBi |
頻率范圍Frequency Range | 1710-1880 MHz |
雙極化Polarisation Dual | Slant ± 45° |
端口隔離度Isolation between ports | 330 dB |
水平平面-3dB 功率角 Horizontal Plane -3dB Power Beamwidth | 65° |
垂直平面-3dB 功率角 Vertical Plane -3dB Power Beamwidth | 8° |
水平面-10dB Power Beamwidth Horizontal Plane -10dB Power Beamwidth | 120° |
阻抗Impedance | 50 Ohm |
回波損耗Return Loss 870-960 MHz | 314 dB |
前后比Front to Back Ratio | 325 dB |
端口最大輸入功率Max Input Power per port | 125 W |
電調(diào)下傾角度Electrical Downtilt | 1 to 10° |
電調(diào)下傾角度精確度Downtilt Setting Accuracy | ± 0.5° |
電性能(一般) | |
連接器類型Connectors Type | 7/16 DIN, N optional |
機械性能 | |
高度Height | 2258 mm |
寬度Width | 400 mm |
深度Depth | 139 mm |
額定風速度Rated Wind Speed | 200 km/hr |
Thrust at Wind Speed of 160 km/hr kgf 175 | |
重量(除安裝機架) Weight(excluding mounting brackets) | TBOutline Drawing No MK105 kg |
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