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天线基础知识与天线选型中兴通讯股份有限公司著作权声明本资料著作权属中兴通讯股份有限公司所有。未经著作权人书面许可，任何单位或个人不得以任何方式摘录、复制或翻译。侵权必究。Copyright © 2003 ZTE CorporationAll rights reserved.No part of this documentation may be excerpted, reproduced, translated, annotated or duplicated, in any form or by any means without the prior written permission of ZTE Corporation.策 划 中兴通讯学院编 著 高 飞责任编辑 主 审 刘 瑾* * * *中兴通讯学院地址：深圳市盐田区大梅沙中兴通讯学院邮编：518083电话：（+86755）26778000传真：（+86755）26778999中兴通讯股份有限公司地址：深圳市高新技术产业园科技南路中兴通讯大厦邮编：518057技术支持网站：客户支持中心热线：（+86755）26770800 800-830-1118传真：（+86755）26770801* * * *版次：2005年7月第1版代码： WN1-M4-U1/U2 使用说明欢迎您使用天线基础知识与天线选型，为方便您的使用，请仔细阅读以下说明。一、适用范围本教材专门为培训开发，只适用于XX（选择客户、外包商）培训需要，本教材不作为解决设备问题、处理现场故障的依据。二、组 成本教材共1册，包含的课程如下：编号课 程 代 码课 程 名 称第一册WN1-M4-U1/U2天线基础知识与天线选型单击此处键入模块代码单击此处键入模块名称本教材以WCDMA产品的XX版本为依据进行编写，随着设备版本不断更新，我们会尽力把版本更新的内容补充到教材中，如果教材内容与贵单位使用的设备版本有所出入，敬请谅解！三、特殊符号约定& ：知识点在每一个二级目录前面提示读者教材内容要点或精髓，务请仔细阅读理解。 ：注意与操作有关，表示若不按要求操作，可能达不到操作效果。p ：警告与操作有关，表示若不按提示操作可能造成对设备和人身的伤害。U ：说明对教材重要内容的补充解释或提示相关链接。四、版本演进版本时间演进内容五、编者心声感谢您使用本教材，我们的点滴进步都离不开您的支持和帮助，对于教材中错漏之处，恳请批评指正！您可以通过下面的电话、传真与我们联系。联系电话：（0755）26778806 传 真：（0755）26778999中兴通讯学院 2005年07月课程目标：l 了解天线基本原理和构成l 掌握天线技术各参数的概念以及工程选取l 了解天线工程安装l 掌握天线选型方法，能够根据地物场景合理选择天线参考资料：l 无线技术性能指标和技术白皮书l WCDMA无线通信系统天线手册参考资料l WCDMA室外天线选型教材l 天线基础知识目 录第1章 基站天线概述11.1 基站天线的产业技术发展状况11.1.1 中国天线企业的技术现状和市场现状11.1.2 国外天线企业的优势11.1.3 天线行业的发展发向21.2 天线辐射原理21.2.1 电磁波辐射21.2.2 对称半波振子31.3 常用基站天线、室内天线的内部构造与分类41.3.1 定向板型振子基站天线41.3.2 全向串馈振子基站天线81.3.3 室内天线8第2章 天线技术参数的概念和意义102.1 天线增益102.2 辐射方向图112.3 波瓣宽度122.3.1 水平波瓣宽度122.3.2 垂直波瓣宽度132.4 天线工作的频段范围142.5 极化方式142.6 天线分集接收162.7 天线方位角162.8 天线高度172.9 下倾方式172.10 天线的前后比202.11 天线的输入阻抗 Zin212.12 天线的驻波比212.13 旁瓣抑制与零点填充222.14 三阶互调232.15 天线隔离242.15.1 同系统天线隔离242.15.2 异系统天线隔离242.15.3 端口间隔离度262.16 天线的机械性能参数262.17 天线参数举例26第3章 天线关键指标的测量293.1 增益测量293.2 波瓣3dB宽度和前后比测量293.3 驻波比测量303.4 双极化天线的隔离度测量303.5 交调测试31第4章 天线安装规范324.1 天线安装方式324.1.1 抱杆安装方式324.1.2 铁塔安装方式324.2 基站天线构成与连接334.3 基站天线的工程安装364.3.1 基站天线安装的整体考虑364.3.2 室外定向天线的安装364.3.3 室外全向天线的安装384.3.4 室内天线的安装394.3.5 跳线安装方法404.3.6 避雷器安装程序414.3.7 接地卡安装程序424.4 天馈系统调测434.4.1 预备条件434.4.2 调测程序444.5 接头的密封44第5章 天线选型455.1 天线应用场景分类455.1.1 密集城区455.1.2 一般城区(城镇)455.1.3 郊区（乡镇）、农村455.1.4 铁路、高速公路（公路）465.1.5 风景区465.2 天线选型465.2.1 天线选型的基本原则465.2.2 高密集城区475.2.3 一般城区485.2.4 郊区、乡镇、农村地区495.2.5 铁路、高速公路（或公路）505.2.6 风景区525.3 WCDMA天线类型库535.3.1 WCDMA室外全向天线汇总535.3.2 WCDMA室内全向天线汇总565.3.3 WCDMA室内全向天线汇总575.3.4 WCDMA室内定向天线汇总59附录A 各厂家部分室外天线型号列表61附录B 各厂家部分室内天线型号列表65第1章 基站天线概述内容提要& 知识点介绍国内外天线产业发展状况和趋势；介绍天线的基本概念、原理、构造以及分类等。1.1 基站天线的产业技术发展状况1897年马可尼发明了天线并首次实现了无线通信，经过半个多世纪的大力发展，天线技术已经在军事通信、民用通信等领域得到广泛应用，成为一种产业技术。在蜂窝移动通信系统中，基站天线是通信设备电路信号与空间辐射电磁波的转换器，是空间无线通信的连接桥头堡；蜂窝通信系统要求从基站到移动台的可靠通信，所以对天线系统有严格的要求。天线的增益、覆盖方向、波束、可用驱动功率、天线配置、极化方式等都影响着系统间的通信性能。1.1.1 中国天线企业的技术现状和市场现状据有关资料显示，在移动通信、扩频通信及微波通信等科技含量较高的民用基站天线、智能天线和蓝牙天线领域，国产天线产品的市场占有率，只有中国整个天线市场份额的20%左右，中国民族天线企业的规模和实力与国外知名天线企业仍有相当差距。据不完全统计，截止2002年上半年，我国从事通讯天线生产的企业不下100家，尤其以中、小型企业居多。按全年生产和销售总值来看，只有西安海天、深圳摩比、佛山健博通、三水盛路、中山通宇等少数几家具备了200人以上企业规模和3000万元以上销售额。总体来讲，中国通讯天线民族企业表现出数量多、规模小和实力弱的三大特点。1.1.2 国外天线企业的优势国外天线企业的优势集中体现为资金实力雄厚、品牌知名度高、人才和技术储备丰富等。他们中间不乏成长历史超过半个世纪，年销售额超过20亿美元的国际知名品牌；而国内最大的天线厂家，年销售额也只不过一亿多元人民币，只有国外天线企业巨头的几百分之一。在中国成功加入WTO后，以亚伦、安德鲁、阿尔贡、凯司林为首的国际知名天线企业纷纷在中国投资设厂，对中国民族天线企业造成了巨大冲击。1.1.3 天线行业的发展发向天线的发展历史不过百年，由于雷达等军事方面的应用，各国都非常重视，硬件技术上已相对成熟。为了适应现代通信设备的需求，天线的研发主要朝几个方面进行，即高集成度、宽带化和多波段工作、智能化。目前双极化、电子可调下倾、多频段复用的各类天线均正陆续投入商用，智能天线技术也已取得长足进展。国产天线通过近二十年的发展，与国外品牌的技术差距正在缩小，在某些方面甚至已经不分高下；另一方面在我们国内，国产天线的品牌知名度和信誉度也正在不断提高；唯有资金和人才储备的差距仍然非常悬殊。国产天线的优势主要体现在产品价格适中、服务水平好，贴近通信建设的实际需要。1.2 天线辐射原理天线的重要作用就在于能将电台设备中的电路信号高效率地转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成电台设备中的电路信号。天线辐射电磁波的效率与能力是一门很专业的技术，下面我们介绍一些最常用的天线振子的辐射原理。1.2.1 电磁波辐射电磁波辐射原理：电子和磁子振动产生交变电场或磁场，交变的电场或磁场互相转换，形成电磁波以光速向外辐射。当导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图1.1 a 所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，如 图1.1 b 所示，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。必须指出，当导线的长度 L 远小于波长 时，辐射很微弱；导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。图1.1 a 图1.1 b天线本身就是一个交变电流振荡器，图1.1a到图1.1b可看作是天线的演变过程。来自发信机的、已调制的高频信号电流由馈线送到天线上，经天线把高频电流能量转变为相应的电磁波能量，向空间辐射，这就是天线的发射过程；反之，空间辐射的电磁波通过电磁感应在天线中转换成高频电流，这即是天线的接收过程。U 说明天线具有可逆性，不仅表现在发信天线可以用作收信天线，收信天线可以用作发信天线，并且表现在天线用作发信天线时的参数，与用作收信天线时的参数保持不变，这就是天线的互易原理。1.2.2 对称半波振子由传输线理论可知，当导体长度为1/4波长的整数倍时，该导体在该波长的频率上呈谐振特性，辐射最强。但由于超过1/2波长的部分的辐射是反相位而对辐射有抵消的作用，因此总的辐射效果反而被打折扣，所以，通常的天线都采用1/4波长或1/2波长的振子长度单位。Wavelength Wavelength两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子,见图1.2。1/4²¨³¤¶Ô³ÆÕñ×Ó1/4²¨³¤1/2²¨³¤ 图1.2 半波对称振子示意图另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子, 见图1.3。 图1.3 半波折合振子示意图对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可单独使用，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。 1.3 常用基站天线、室内天线的内部构造与分类1.3.1 定向板型振子基站天线板状定向天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。这种天线的优点是：增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能、可靠以及使用寿命长。 天线外形可参见图1.4: 图1.4 板状定向天线外形示意图1.3.1.1 板状天线高增益的形成采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵,见图1.5。 图1.5 半波振子垂直方向图在直线阵的一侧加反射板实现水平定向原理（以带反射板的二半波振子垂直阵为例）见图1.6。 图1.6 加反射板的半波振子水平方向图目前天线厂家的基站定向天线设计基本全部采用板型振子阵列结构，选用的振子有以下两种：1.3.1.2 对称振子标准的半波对称阵子（增加一附加振子用以降低振子离地高度，减小天线厚度） 图1.7 对称半波振子1.3.1.3 微带振子半波振子的变形，利用1/4波长传输线原理形成辐射： 图1.8 微带振子 1.3.1.4 基站天线的振子阵列结构 图1.9 天线振子阵列结构1.3.2 全向串馈振子基站天线全向天线采用多个半波振子串馈方式来实现辐射增益的合成和增强。图1.10 半波振子串馈1.3.3 室内天线由于都市中的建筑物越来越密集以及全封闭式的外装修，增大了对无线电信号的屏蔽衰减和干扰，使室内通话质量严重下降。为解决室内信号覆盖不理想的问题，最有效的解决方法是在建筑物内设置室内覆盖分布系统。下面介绍移动通信中比较常见的两种室内天线。1.3.3.1 室内吸顶天线室内吸顶天线必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。现今市场上见到的室内吸顶天线，外形花色很多，但其内芯的构造几乎都是一样的。这种吸顶天线的内部结构，虽然尺寸很小，但由于是在天线宽带理论的基础上，借助计算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，所以能很好地满足在非常宽的工作频带内的驻波比要求。顺便指出，室内吸顶天线属于低增益天线, 一般G=2dB。外形如图1.11： 图1.11 室内吸定天线1.3.3.2 室内壁挂天线室内壁挂天线与室内吸顶天线很类似，同样具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。 这种壁挂天线的内部结构，属于空气介质型微带天线。满足了工作宽频带的要求。室内壁挂天线的增益约为G =7dB。外形见图1.12：图1.12 室内壁挂天线第2章 天线技术参数的概念和意义内容提要& 知识点介绍了基站天线各项技术性能指标的概念；说明天线各项性能指标在网络规划设计中的意义。基于各项性能指标的天线分类，初步介绍在网络规划中如何选取。2.1 天线增益增益是设计天线系统最重要的参数之一，增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程，增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。天线增益是指：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。换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。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。天线增益的定义与半波振子或全向天线有关。全向辐射器是假设在所有方向上的辐射功率相等。在某一方向的天线增益是该方向上它产生的场强除以全向辐射器在该方向产生的发生强度。天线增益一般常用dBd和dBi两种单位。dBi用于表示天线在最大辐射方向场强相对于全向辐射器（如图2.1中）的参考值；单个半波对称振子（如图2.1左）的增益为G = 2.15 dBi。而相对于半波振子（如图2.1左）的天线增益用dBd表示。显然单个半波对称振子的增益也可以表示为G =0dBd。则用dBd和dBi来衡量天线增益有一个固定的dB差值（如图2.1右），即0dBd等于2.15dBi。2.15dB图2.1 dBi与dBd的不同参考示意图目前国内外基站天线的增益范围从0dBi到20dBi以上均有应用。用于室内微蜂窝覆盖的天线增益一般选择0-8 dBi；室外基站从全向天线增益9dBi到定向天线增益18dBi应用较多；增益20dBi左右的相对波束较窄的天线多用于地广人稀的高速公路的覆盖。2.2 辐射方向图天线辐射方向图是天线辐射特性在空间坐标中的图形化表示，它包括主瓣和旁瓣，其中主瓣是覆盖辐射最大方向的辐射瓣；旁瓣是主瓣之外的、沿其他方向的辐射瓣。基站天线辐射方向图可分为全向辐射方向图和定向辐射方向图两大类，分别对应全向天线和定向天线，如图2.2所示。图中左边所示分别为全向天线的水平截面图和立体辐射方向图；图中右边所示分别为定向天线的水平截面图和立体辐射方向图。1.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。全向天线在同一水平面内各方向的辐射强度理论上是相等的，它适用于全向小区2.定向天线，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。图中红色所示为定向天线罩中的金属反射板，它的存在使天线在水平面的辐射具备了方向性，适用于扇形小区的覆盖，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。 图2.2 天线辐射方向图根据组网的要求，不同类型的基站可根据需要选择不同类型的天线。选择的依据就是上述技术参数。比如全向站就是采用了各个水平方向增益基本相同的全向型天线，而定向站就是采用了水平方向增益有明显变化的定向型天线。一般在市区和郊区可选择定向天线，而在乡村选择能够实现大范围覆盖的全向天线则是最为经济的。2.3 波瓣宽度天线的辐射图是度量天线各个方向收发信号能力的一个指标，通常以图形方式表示为功率强度矢量与夹角的关系。在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB（功率密度降低一半）的两点矢量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）, 见图2.3 a。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，见图2.3 b。 图2.3 a 图2.3 b2.3.1 水平波瓣宽度所谓水平波瓣图，就是把天线方向图沿水平方向纵切后得到的切面图。全向天线的水平波瓣宽度均为360°（图2.3中右），而定向天线的常见水平波瓣3dB宽度有20°、30°、65°、90°、105°、120°、180°多种（图2.4中左）。图2.4 基站天线水平波瓣3dB宽度示意图其中20°、30°的品种一般增益较高，多用于狭长地带或高速公路的覆盖；65°品种多用于密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典型基站三扇区配置的覆盖;105°品种多用于地广人稀地区典型基站三扇区配置的覆盖。如图2.5所示。图2.5 基站天线三扇区覆盖示意120°、180°品种多用于角度极宽的特殊形状扇区的覆盖。2.3.2 垂直波瓣宽度天线的垂直波瓣3dB宽度与天线的增益、水平3dB宽度密不可分。基站天线的垂直波瓣3dB宽度多在10°左右。一般来说，在采用同类的天线设计技术条件下，增益相同的天线中，水平波瓣越宽，垂直波瓣3dB越窄。较窄的垂直波瓣3dB宽度将会产生较多的覆盖死区，如图2.6所示，同样挂高的二副无下倾天线中，红色较宽的垂直波瓣产生的覆盖死区范围长度为OX”，小于兰色较窄的垂直波瓣死区范围长度OX。在天线选型时，为了保证对服务区的良好覆盖，减少死区，在同等增益条件下，所选天线垂直波瓣3dB宽度应尽量宽些。 图2.6 基站天线垂直波瓣3dB宽度的选取示意2.4 天线工作的频段范围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。在移动通信系统中，通常天线的频带宽度就是天线的驻波比VSWR 不超过 1.5 时，天线的工作频率范围。 具体对各类基站而言，所选天线的工作频段应包含要求的频段。WCDMA无线系统，所选天线的工作频段应包含协议要求的频段，上行频段1920-1980和下行频段21102170。GSM900系统，工作频段为890-960MHz、870-960MHz、807-960 MHz和890-1880 MHz的双频天线均为可选。CDMA800系统，选用824896MHZ的天线。CDMA1900系统，选用18501990MHZ的天线。从降低带外干扰信号的角度考虑，所选天线的带宽刚好满足频带要求即可。2.5 极化方式电磁波的极化形式可分为线极化波和圆极化波，线极化波又可分为水平极化和垂直极化波，圆极化波根据电场旋转方向不同又可分为左旋和右旋圆极化波。基站天线大多采用线极化方式。天线的极化的方向，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波；另两种单极化的情况：+45°极化 与 -45°极化，它们仅仅在特殊场合下使用。在移动通信系统中，单极化天线多采用垂直线极化的传播方式。这样，一共有4种单极化方式，如图2.7。把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起，或者，把 +45°极化和 -45°极化两种极化的天线组合在一起，就构成了一种新的天线-双极化天线。目前双极化天线多采用±45°双线极化。由于1根双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的（图2.8），采用双线极化天线,可以大大减少天线数目，简化天线工程安装，降低成本，减少了天线占地空间。图2.7 基站天线常用极化方式图2.8 双极化基站天线示意2.6 天线分集接收在移动通信中由于多径传输使信号产生快衰落，衰落电平变化幅度可达30dB，每秒钟近20次，天线分集技术能够大大降低接收信号的衰落程度，提高链路质量。1.空间分集单极化天线采用空间分集。天线空间分集间距的确定原则是确保各天线分支不相关或近似不相关衰落。利用各分支信号的互相关系数来度量信号间的独立性，接收信号的相关系数要小于0.7。一般来说，基站单极化天线需要的水平分集距离为20，垂直空间要求分集距离约为15。水平空间分集的分集增益约为35dB，垂直空间分集的增益约为24dB。水平空间分集的性能好于垂直空间分集。实际工程中，为了实施上的需要同一扇区两个单极化天线的水平分集距离最小取值不小于10。工作频率水平空间分集距离垂直空间分集距离最小值推荐值最小值推荐值450M 6.7m 13m 10m 800M 3.6m 7m 5.4m 1.9G 1.6m 3.m2.4m 2G 1.5m 3m 2.3m 2.极化分集双极化天线采用极化分集。它利用在同一地点两个极化方向相互正交的天线发出的信号可以呈现不相关的衰落特性进行分集接收，即在收发端天线上安装± 45°极化天线，就可以把得到的两路衰落特性不相关的信号进行极化分集。极化分集天线通过使用的正交极化天线来获得独立的衰落信号，因此不需要空间分集。在市区基站，要安装满足空间分集距离要求的天线比较困难，极化分集方式就成为重要选择。U 说明测量两单极化天线的距离是以天线朝向平行线之间的垂直距离，注意并非是两天线的连线距离；双极化天线不用测。2.7 天线方位角天线方位角是重要的工程参数，天线方位角的调整对移动通信的网络质量非常重要。一方面，准确的方位角能保证基站的实际覆盖与所预期的相同，保证整个网络的运行质量；另一方面，依据话务量或网络存在的具体情况对方位角进行适当的调整，可以更好地优化现有的移动通信网络。根据理想的蜂窝移动通信模型，定向站一般被分为三个小区，即：A小区：方位角0度，天线指向正北；B小区：方位角120度，天线指向东南；C小区：方位角240度，天线指向西南。但在实际网络中，我们也会对天线方位角做出调整。一般调整天线方位角基于以下三种情况：1 由于地形的原因，如大楼、高山、水面等，往往引起信号的折射或反射，从而导致实际覆盖与理想模型存在较大的出入。这时我们可根据网络的实际情况，对所地应天线的方位角进行适当的调整，以保证信号较弱区域的信号强度，达到网络优化的目的；2 另一方面，由于实际存在的人口密度不同，导致各天线所对应小区的话务不均衡，这时我们可通过调整天线的方位角，达到均衡话务量的目的；3 针对郊区某些信号盲区或弱区，我们亦可通过调整天线的方位角达到优化网络的目的。2.8 天线高度天线高度又称天线挂高，一般来讲即是天线安装中心位置距地面的垂直距离。天线的高度对路损有重要的影响，在接收机和发射机的参数一定的情况下，覆盖区范围大小与天线高度和增益成正比。天线高度的选取一方面要高于覆盖区平均建筑物的高度，保证覆盖区的信号强度；另一方面天线又不能过高，避免对邻区造成干扰。根据目前的建筑物密度和平均高度，在城区天线高度选择35米左右比较合适；在农村地区，要求天线高度较高一般选择50米左右比较合适。2.9 下倾方式为了加强对基站近区的覆盖，尽可能减少死区，同时尽量减少对其它相邻基站的干扰，天线应避免过高架设，同时应采用下倾的方式。通过天线下倾可以使天线主瓣倾斜一定角度以减小到达相邻站点的功率电平，即减少干扰。如图2.9中，黄色低架天线和绿色下倾天线产生的死区范围OX”和OX，均小于图中蓝色高架无下倾天线的死区范围OX。图2.9 基站天线下倾对比示意定义天线垂直波瓣最大增益方向与水平方向夹角为天线下倾角。实际上，天线下倾角取值与天线高度、覆盖半径、天线垂直波瓣、电子下倾角参数直接相关。在覆盖半径一定的情况下，天线越高需要的下倾角越大；反之，如果天线高度一定，覆盖半径越小则需要的天线下倾角越大。在基站密集的城区，相互之间很容易形成干扰，为了使大部分能量都能辐射在覆盖区内，减少对相邻小区的干扰，设置天线的初始下倾角时，应使天线的主瓣上面的半功率点对准覆盖区的边缘，计算公式如下： = arctg(H/L)×（180/）+（/2）e在郊区、农村、公路、海面等，为了让覆盖尽量远，可以减少初始下倾角，使主瓣的最大增益点对准覆盖区的边缘，下倾角的计算公式如下：= arctg(H/L)×（180/）e上面两个式子中，为天线的初始机械下倾角，单位为度；H表示站点的有效高度，也就是天线挂高和周围覆盖区域平均高度之差，单位为米；L表示该站点天线到本扇区需要覆盖边缘的距离，单位为米；表示天线的垂直波瓣宽度，单位为度；e表示天线电下倾的角度，单位为度。见图2.10： 图2.10 基站天线下倾示意图天线下倾方式分为：机械下倾、电调下倾：1.机械下顷：即指使用机械调整下倾角度的移动天线。机械天线与地面垂直安装好以后，如果因网络优化的要求，需要调整天线背面支架的位置改变天线的倾角来实现。实践证明：机械天线的最佳下倾角度为1°5°；当下倾角度在5°10°变化时，其天线方向图稍有变形但变化不大；当再进一步加大天线下倾的角度时，覆盖正前方出现明显凹坑，两边也被压扁，天线方向图畸变，引起天线正前方覆盖不足同时对两边基站的干扰加剧，如图2.11所示。机械下倾的另一个缺陷是天线后瓣会上翘，对相临扇区造成干扰，引起近区高层用户手机掉话。图2.11基站天线下倾方式对比另外，在日常维护中，机械天线调整天线下倾角度非常麻烦，一般需要维护人员爬到天线安放处进行调整。2.电调下顷：即指使用电子调整下倾角度的移动天线。电子下倾的原理是通过改变共线阵天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向性图下倾。由于天线各方向的场强强度同时增大和减小，保证在改变倾角后天线方向图变化不大，使主瓣方向覆盖距离缩短，同时又使整个方向性图在服务小区扇区内减小覆盖面积但又不产生干扰。电调下倾天线的下倾角度范围较大；当大于10°时，天线方向图无明显畸变，天线后瓣也将同时下倾，不会造成对近端高楼用户的干扰。因此采用电调天线能够降低呼损，减小干扰。另外，电调天线允许系统在不停机的情况下对垂直方向性图下倾角进行调整，实时监测调整的效果。对于天线的选择，在基站密集的高话务地区，应该尽量采用电调天线；在边、郊等话务量不高，基站不密集地区和只要求覆盖的地区，可以使用传统的机械天线。2.10 天线的前后比方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比，记为F/B（如图2.12）。天线的前后比参数表明了对后瓣抑制的好坏程度。前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小，天线的后瓣产生越区覆盖的可能性越小。前后比F/B 的计算公式： F/B =10Lg （前向功率密度）/（后向功率密度） 图2.12 天线前后比示意图 天线的前后比指标与天线反射板的电尺寸有关，较大的电尺寸将提供较好的前后比指标。如水平波瓣3dB宽65°的天线水平尺寸大于水平波瓣3dB宽90°的天线，所以，水平波瓣3dB宽65°的天线前后比一般会优于水平波瓣3dB宽90°的天线。天线的前后比参数一般在2530dB之间，应优先选用前后比为30的天线。另外室外基站天线前后比一般应大于25dB较好，微蜂窝天线由于尺寸相对较小的原故，天线的前后比指标应适当放宽。2.11 天线的输入阻抗 Zin天线可以看做是一个谐振回路。一个谐振回路自然有其阻抗，对阻抗的要求就是匹配，和天线相连的电路必须有与天线一样的阻抗。定义：天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。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。从数学公式上看，输入阻抗具有电阻分量 Rin 和电抗分量 Xin ，即 Zin = Rin + j Xin 。电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此，必须使电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。事实上，即使是设计、调试得很好的天线，其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。一般移动通信天线的输入阻抗为50。对于任一天线，我们都可通过天线阻抗调试，在要求的工作频率范围内，使输入阻抗的虚部很小且实部相当接近 50 欧，从而使得天线的输入阻抗为Zin = Rin = 50 欧-这是天线能与馈线处于良好的阻抗匹配所必须的。2.12 天线的驻波比天线驻波比表示天馈线与基站（收发信机）匹配程度的指标。它是以天线作为发射天线时发射出去和反射回来的能量的比来衡量天线性能的。驻波比是由天馈系统的阻抗决定的。驻波比的定义：Umax在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Umax ，形成波腹；Umin而在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Umin ，形成波节。驻波比的产生，是由于入射波能量传输到天线输入端未被全部吸收（辐射）并产生反射波，迭加而形成的。驻波比VSWR值在1到无穷大之间，驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。这里VSWR越大，说明反射越大，匹配越差。一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的。在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1.5，但实际应用中VSWR应小于1.2。过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大，影响基站的服务性能。2.13 旁瓣抑制与零点填充由于天线一般要架设在铁塔或楼顶高处来覆盖服务区，所以对垂直面向上的旁瓣应尽量抑制，尤其是较大的第一副瓣。以减少不必要的能量浪费；同时要加强对垂直面向下旁瓣零点的补偿，使这一区域的方向图零深较浅，以改善对基站近区的覆盖，减少近区覆盖死区和盲点，图2.13是基站天线有无零点填充效果的对比，其中横坐标为离开基站的距离，纵坐标为地面信号强度值。图2.13 基站天线有无零点填充效果对比示意天线零点填充值=（垂直第一下零点幅值/最大辐射方向幅值）% =20log(垂直第一下零点幅值/最大辐射方向幅值)dB为确保对服务区的良好覆盖，严格地说，不具备旁瓣抑制与零点填充特性的天线是不能使用的。2.14 三阶互调多数国外品牌天线的三阶互调指标可达到-150dBC2´43dBm。而一般天线的三阶互调指标仅为-130dBC2´43dBm ，这与天线的设计和连接器的选取有关，由于基站接收信号比发射信号弱得多，所以一旦多路载频的发射信号交调产物落入接收频段，基站将无法正常工作。2.15 天线隔离2.15.1 同系统天线隔离是指同一系统不同扇区天线隔离距离大于0.6m。在实际工程中，支臂架上安装一米左右的天线抱杆支臂。天线就安装在天线抱杆上。如图2.14所示：1m 图2.14 同系统天线隔离2.15.2 异系统天线隔离系统间干扰会给系统带来三种问题，加性噪声干扰、接收机的阻塞和互调干扰。空间隔离，对解决加性噪声干扰和接收机阻塞以及互调干扰都是有效的。隔离的大小取决于各个干扰需要的最大隔离度。1WCDMA与G网天线隔离在工程中我们一般用隔离度指标来衡量，当WCDMA系统与G网共塔时，通常要求隔离度应至少大于30dB。为满足该要求，常采用使天线在垂直方向隔开或在水平方向隔开的方法，实践证明，在天线间距相同时，垂直安装比水平安装能获得更大的隔离度。根据理论分析， WCDMA基站和GSM基站隔离如下表所示： 表2.1 WCDMA与GSM共存的隔离度要求GSM900与WC