基站天线-高等电磁场汇编.pptx

基站天线设计 罗伟 序言 天线的定义：天线的定义： • 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波 或能够有效的接收空间某特定方向来的电 磁波的装置 天线的功能：天线的功能： • 能量转换－导行波和自由空间波的转换； • 定向辐射（接收）－具有一定的方向性 基站天线简介 基站天线分类 • 以频段分类：高频、低频、毫米波 • 以工艺分类：压铸、钣金、PCB • 以原理分类：对称振子、微带天线 • 以功能分类：传统三扇区、劈裂、智能天 线 基站天线关键指标 基站天线设计开发流程 需求分析 任务务分解，原理验证验证 数字化样样机 样样机加工验证验证 小批量生产产 投产产 网络络性能验证验证 天线单元的辐射原理 • 辐射单元在工作频点是谐振的例如：双 偶极子天线的长度是1/2波长 在 820 MHz 1/2 波长 为~ 180mm, 在890 MHz 为~ 170mm 175mm对~ 850MHz 将是最佳的 该天线的频带宽度 = 890 - 820 = 70MHz 在 850MHz 1/2 波长振子 最佳 在 890 MHz 天线振子 在 820 MHz 巴伦馈电 • 利用四分之一波长短路传输线终端为高频开路 的性质实现天线平衡输入端口与同轴馈线不平 衡输出端口之间的平衡-不平衡变换。

对称振子方向图特征 顶视 侧视 一个单一的对称振子具有“面包圈” 形的方向图 定向辐射的原理 在我们的“扇形覆盖天线”中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益 这里, “扇形覆盖天线” 与单个对称振子相比的增益为10log(8mW/1mW) = 9dBd “扇形覆盖天线 ” 将在接收机中有8mW功率 “全向阵” 例如在接收机中为4mW功率 (顶视) 天线 反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线 阵列天线方向图和辐射参数 上旁瓣抑制 下旁瓣抑制 基站天线的频带宽度 天线的频带宽度有两种不同的定义------ 一种是指：在驻波比SWR ≤ 1.5 条件下，天线的工作 频带宽度； 一种是指：天线增益下降 3 分贝范围内的频带宽 度 在移动通信系统中，通常是按前一种定义的， 具体的说，天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR 不 超过 1.5 时，天线的工作频率范围 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 双极化基站天线 两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线，注意，双极化天 线有两个接头 双极化天线辐射（或接收）两个极化在空间相互正交（垂直）的 波。

极化端口隔离度要求30dB 基站天线结构要素 基站天线单元 基站天线内部 基站天线内部 基站天线电下倾技术 无下倾时 在馈电网络中 路径长度相等 有下倾时 在馈电网络中 路径长度不相等 电下倾对小区覆盖的影响 思考题：如何控制相位实现电下倾？ 智能基站天线 通过阵列波束赋形，实现波束扫描，从而根 据通信环境和用户位置，同时或不同时为用 户提供移动通信服务 智能 天 线 RRUBBU … 劈裂天线 由于传统三扇区存在通信容量受限的情况， 采用劈裂扇区，可以增加小区数目，在一定 条件下提高通信容量 劈裂 天 线 RRU 巴特 勒矩 阵 …… 基站天线研究热点： 1. 小型化技术 天面资源紧缺，急需天线尺寸变小 主要研究方法包括： 1. 天线内部空间复用：共轴结构和插花结构 2. 天线阵元复用：多频天线单元 3. 采用空气腔微带天线：低剖面技术 4. AMC反射板：借助人工电磁材料 AMC反射板技术 基站天线研究热点： 2. 毫米波通信 • 未来通信系统中，毫米波频段是重要资源 ，需要开发此频段射频器件，包括基站天 线 • 主要研究内容： 1. 贴片天线 2. 缝隙天线 3. 稀疏阵列技术 4. 共面波导馈电技术 5. SIW馈电技术 基站天线研究热点： 3. 与SDN结合 • 当前基站天线为固定架设的通信设备，其 维护和工参更改都需要人力完成，成本高 ，效率低。

同时，基站天线是SDN的重要节 点，其智能化程度，直接影响SDN效率 • 主要研究方法： 1. 天线内置定位系统 2. 天线内置摄像系统 3. 天线电子波束扫描或机械扫描技术 基站天线研究热点： 4. 有源天线 • 将基站天线与RRU结合，减小天面资源压 力 • 主要研究内容： 1. 无源模块与有源模块的小型化 2. 电磁兼容问题 基站天线网络性能 • 基站天线网络性能仿真方法 1. 系统仿真 2. 链路仿真 • 基站天线网络性能测试方法 1. 架设，勘站 2. 路测：人力，车载 3. 大数据分析 主要基站天线厂商 • 华为 • 凯瑟琳 • 安德鲁 • 京信 • 摩比 • 通宇、晖速、盛路 总结 • 基站天线是无线移动通信射频链路中重要 的一个环节，其性能直接影响通信质量 • 基站天线的工程应用非常成熟，但是也遇 到了较大瓶颈，需要深入研究解决工程问 题。