我们知道无线监控通信雷达导航广播电视等无线电设备都是通过无线电波来传递信息的都需要有无线电波的辐射和接收在无线电设备中用来辐射和接收无线电波的装置称为天线天线为发射机或接收机与传播无线电波的媒质之间提供所需要的耦合天线和发射机接收机一样也是无线电设备的一个重要组成部分
表征天线性能的主要参数有方向图增益输入阻抗驻波比极化方式等
1天线的输入阻抗
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移动通信天线的输入阻抗为50
驻波比它是行波系数的倒数其值在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在移动通信系统中一般要求驻波比小于15但实际应用中VSWR应小于12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
回波损耗它是反射系数绝对值的倒数以分贝值表示回波损耗的值在0dB的到无穷大之间回波损耗越大表示匹配越差回波损耗越大表示匹配越好0表示全反射无穷大表示完全匹配在移动通信系统中一般要求回波损耗大于14dB
2天线的极化方式
所谓天线的极化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由于电波的特性决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减而垂直极化方式则不易产生极化电流从而避免了能量的大幅衰减保证了信号的有效传播
因此在移动通信系统中一般均采用垂直极化的传播方式另外随着新技术的发展最近又出现了一种双极化天线就其设计思路而言一般分为垂直与水平极化和45极化两种方式性能上一般后者优于前者因此目前大部分采用的是45极化方式双极化天线组合了45和45两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下大大节省了每个小区的天线数量同时由于45为正交极化有效保证了分集接收的良好效果其极化分集增益约为5dB比单极化天线提高约2dB
3天线的增益
天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力它是选择基站天线最重要的参数之一
一般来说增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度而在水平面上保持全向的辐射性能天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要因为它决定蜂窝边缘的信号电平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另外表征天线增益的参数有dBd和dBiDBi是相对于点源天线的增益在各方向的辐射是均匀的dBd相对于对称阵子天线的增益dBidBd215相同的条件下增益越高电波传播的距离越远一般地GSM定向基站的天线增益为18dBi全向的为11dBi
4天线的波瓣宽度
波瓣宽度是定向天线常用的一个很重要的参数它是指天线的辐射图中低于峰值3dB处所成夹角的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与夹角的关系
天线垂直的波瓣宽度一般与该天线所对应方向上的覆盖半径有关因此在一定范围内通过对天线垂直度俯仰角的调节可以达到改善小区覆盖质量的目的这也是我们在网络优化中经常采用的一种手段主要涉及两个方面水平波瓣宽度和垂直平面波瓣宽度水平平面的半功率角HPlaneHalfPowerbeamwidth456090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在市中心基站由于站距小天线倾角大应当采用水平平面的半功率角小的天线郊区选用水平平面的半功率角大的天线垂直平面的半功率角VPlaneHalfPowerbeamwidth4833158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准确控制覆盖范围
5前后比FrontBackRatio
表明了天线对后瓣抑制的好坏选用前后比低的天线天线的后瓣有可能产生越区覆盖导致切换关系混乱产生掉话一般在2530dB之间应优先选用前后比为30的天线