本文關(guān)鍵詞：3G基站系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第5章 3G基站天饋系統(tǒng)介紹
5.1

基站天饋系統(tǒng)概況

5.2

移動(dòng)基站天線

5.3

移動(dòng)通信用饋線

5.4

TD-SCDMA中的智能天線

5.5

基站天線的分類與選型
5.6

基站天線參數(shù)調(diào)整

5.7

常見射頻器件

5.8

射頻、光傳輸常用知識(shí)總結(jié)

【本章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3G基站天饋系統(tǒng)在 很多方面和2G類似，但是3G基站天饋系統(tǒng) 也有其特殊之處，比如射頻拉遠(yuǎn)、智能天 線等。

本章先介紹移動(dòng)通信的基站天饋系統(tǒng)， 然后較詳細(xì)地介紹各類天線的特點(diǎn)和參數(shù) 調(diào)整，最后介紹基站工程中常用的射頻和 光傳輸知識(shí)。 【本章重點(diǎn)難點(diǎn)】 重點(diǎn)掌握天線的參 數(shù)調(diào)整、射頻和光傳輸知識(shí)。

5.1 基站天饋系統(tǒng)概況
基站天饋系統(tǒng)是移動(dòng)基站的重要組成 部分，它主要完成下列功能：對(duì)來自發(fā)信 機(jī)的射頻信號(hào)進(jìn)行傳輸、發(fā)射，建立基站 到移動(dòng)臺(tái)的下行鏈路；對(duì)來自移動(dòng)臺(tái)的上 行信號(hào)進(jìn)行接收、傳輸，建立移動(dòng)臺(tái)到基 站的上行鏈路。

基站天線系統(tǒng)的配置同網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃緊密 相關(guān)。 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃決定了天線的布局、天線架 設(shè)高度、天線下傾角、天線增益以及分集 接收方式等。 不同的覆蓋區(qū)域、覆蓋環(huán)境對(duì)天線系 統(tǒng)的要求會(huì)有非常大的差異。

圖5-1

基站天饋系統(tǒng)安裝示意圖

5.2 移動(dòng)基站天線
天線作為無線通信不可缺少的一部分， 其基本功能是輻射和接收無線電波。 發(fā)射時(shí)，把傳輸線中的高頻電流轉(zhuǎn)換 為電磁波；接收時(shí)，把電磁波轉(zhuǎn)換為傳輸 線中的高頻電流。 天線系統(tǒng)作為電磁波的收發(fā)部件，其 功能示意圖如5-2所示。

圖5-2

天線系統(tǒng)收發(fā)功能示意圖

天線品種繁多，主要有下列幾種分類 方式：按工作性質(zhì)可分為發(fā)射天線和接收 天線；按用途可分為通信天線、廣播天線、 電視天線、雷達(dá)天線等；按工作波長(zhǎng)可分 為超長(zhǎng)波天線、長(zhǎng)波天線、中波天線、短 波天線、超短波天線、微波天線等；按結(jié) 構(gòu)形式和工作原理可分為線天線、面天線 等。

圖5-3

天線

5.2.1 天線輻射的基本原理

圖5-4

電磁波輻射示意圖

5.2.2 天線的一些概念
（1）輸入阻抗（Impedance） （2）回波損耗（Return Loss） （3）駐波比（Voltage Standing Wave Ratio，VSWR）

（4）帶寬（bandwidth） （5）增益（gain） （6）方向圖

圖5-5

回波損耗示意圖

圖5-6

3種常用天線增益比較

圖5-7

半波振子天線方向圖

（7）波瓣寬度（beam-width）

圖5-8 ANDREW CTSDG-06513-6D基站天線的水平和垂直方向圖

（8）極化方式（Polarisation）

圖5-9

天線單極化方式和雙極化方式

（9）前后比（front-back ratio）

圖5-10

天線前后比示意圖

5.2.3 常見的天線種類
1．單極天線和對(duì)稱振子天線

圖5-11

單極天線和對(duì)稱振子天線

圖5-12

振子天線輻射方向圖

圖5-13

不同長(zhǎng)度的對(duì)稱振子天線的輻射方向圖

2．八木-宇田天線

圖5-14

八木天線示意圖

3．縫隙天線

圖5-15

縫隙天線

4．喇叭天線

圖5-16

幾種常見喇叭天線

圖5-17

棱錐形喇叭天線的輻射方向圖

5．反射面天線

圖5-18

反射面天線

6．微帶天線

圖5-19

微帶天線的4種形式

圖5-20

矩形微帶天線的典型方向圖

5.3 移動(dòng)通信用饋線
1．傳輸線
（1）TEM波傳輸線 （2）TE波和TM傳輸線 （3）表面波傳輸線

圖5-21

幾種常見波導(dǎo)結(jié)構(gòu)

2．饋線

圖5-22

典型饋線的外觀

表5-1

移動(dòng)通信饋線
1/2英寸饋線 7/8英寸饋線 9mm 24.7mm 27.75mm 50±1 <5 <120mm <3.87 <6.1

內(nèi)導(dǎo)體外徑 尺寸（mm） 特性阻抗（?） 頻率上限（GHz） 一次最小彎曲半徑 百米損耗（dB） 900MHz 2 000MHz 外導(dǎo)體外徑 絕緣套外徑

4.8mm 13.7mm 16mm 50±1 <8 <70mm <6.88 <10.7

5.4 TD-SCDMA中的智能天線

圖5-23

8天線圓環(huán)陣智能天線以及輻射方向圖

智能天線的基本思想是：智能天線是 利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不同用戶， 系統(tǒng)通過改變各天線陣元的權(quán)重在空間形 成方向性波束，天線以多個(gè)高增益窄波束 動(dòng)態(tài)地跟蹤期望用戶，而在干擾用戶方向 形成零陷，從而大大降低了系統(tǒng)的干擾， 提高了頻譜利用率。

接收模式下，來自窄波束之外的信號(hào) 被抑制；發(fā)射模式下，能使期望用戶接收 的信號(hào)功率最大，同時(shí)使窄波束照射范圍 以外的非期望用戶受到的干擾最小。

圖5-24

8天線線陣智能天線以及輻射方向圖

5.5 基站天線的分類與選型
移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)類型不同，基站天線的選擇 也有不同的要求。 2G時(shí)代的GSM，，CDMA以及3G時(shí)代 的幾種制式，不同制式對(duì)基站天線的帶寬、 三階互調(diào)等性能指標(biāo)也有著不同的要求。

現(xiàn)在應(yīng)用的基站天線除了TD-SCDMA 的智能天線有較大不同外，其他網(wǎng)絡(luò)制式 使用的天線基本結(jié)構(gòu)相差不大。 智能天線由于前面已經(jīng)有了較多介紹， 下面的內(nèi)容沒有再涉及。

在GSM，GPRS，EDGE，CDMA2000， WCDMA等系統(tǒng)中使用的宏基站天線按定向 性可分為全向和定向兩種基本類型，按極化方 式又可分為單極化和雙極化兩種基本類型，按 下傾角調(diào)整方式又可分為機(jī)械式和電調(diào)式兩種 基本類型。

1．全向天線 2．定向天線 3．機(jī)械天線 4．電調(diào)天線 5．雙極化天線

圖5-25

電調(diào)天線原理示意圖

5.6 基站天線參數(shù)調(diào)整
基站天線的參數(shù)主要有高度、俯仰角、 方位角、天線位置等幾個(gè)方面，這些參數(shù) 對(duì)基站的電磁覆蓋有決定性的影響。 所以天線參數(shù)的調(diào)整在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng) 絡(luò)優(yōu)化中具有很重要的意義。

1．天線高度

圖5-26

天線覆蓋距離計(jì)算示意圖

2．天線俯仰角
天線俯仰角是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化中的一 個(gè)非常重要的事情。 選擇合適的俯仰角可以使天線至本小 區(qū)邊界的電磁波與周圍小區(qū)的電磁波能量 重疊盡量小，從而使小區(qū)間的信號(hào)干擾減 至最�。涣硗�，選擇合適的覆蓋范圍，使 基站實(shí)際覆蓋范圍與預(yù)期的設(shè)計(jì)范圍相同， 同時(shí)加強(qiáng)本覆蓋區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度。

3．天線方位角
天線方位角對(duì)移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量非 常重要。 一方面，準(zhǔn)確的方位角能保證基站的 實(shí)際覆蓋與所預(yù)期的相同，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò) 的運(yùn)行質(zhì)量；另一方面，依據(jù)話務(wù)量或網(wǎng) 絡(luò)存在的具體情況對(duì)方位角進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào) 整，可以更好地優(yōu)化現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。

4．天線位置
（1）基站初始布局 （2）站址選擇與勘察

5.7 常見射頻器件
射頻器件可以分為有源和無源兩大類， 無源器件又根據(jù)實(shí)現(xiàn)原理分為微帶型和腔 體型兩類，微帶結(jié)構(gòu)利用1/4波長(zhǎng)的微帶線， 腔體型利用諧振腔實(shí)現(xiàn)功能。

以下介紹一些常見的射頻器件。

（1）功放（power amplifier） （2）濾波器（filter） （3）衰減器（attenuator） （4）隔離器（isolator） （5）環(huán)形器（circulator） （6）功分器（Power Splitter）

（7）耦合器（coupler） （8）3dB電橋 （9）直流饋電器 （10）負(fù)載（load） （11）轉(zhuǎn)接頭 （12）饋線（Feeder Line） （13）天線（antenna）

5.8 射頻、光傳輸常用知識(shí)總結(jié)
1．射頻知識(shí)
（1）功率/電平（dBm） （2）增益（dB） （3）dBi和dBd （4）dBc （5）天線增益（dB） （6）天線方向圖

（7）天線前后比 （8）插損 （9）選擇性 （10）?3dB帶寬 （11）駐波比（回波損耗） （12）互調(diào)

（13）三階交調(diào) （14）噪聲系數(shù) （15）耦合度 （16）隔離度

2．光纖傳輸知識(shí)
（1）光功率 （2）光端機(jī) （3）激光器 （4）光接收器 （5）光耦合器 （6）波分復(fù)用器 （7）光衰減器

（8）光法蘭頭 （9）光纖 （10）光纜 （11）尾纖 （12）跳線

小 結(jié)
在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，空間無線信號(hào)的 發(fā)射和接收都是依靠基站的天饋系統(tǒng)來實(shí) 現(xiàn)的。 因此，天饋系統(tǒng)對(duì)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)來 說，有著舉足輕重的作用，如果天饋系統(tǒng) 在施工工藝上存在問題，或者相應(yīng)參數(shù)設(shè) 置不當(dāng)，都會(huì)直接影響整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò) 的運(yùn)行質(zhì)量。

移動(dòng)通信基站的天饋系統(tǒng)由饋線、天 線、射頻接頭、避雷器、鐵塔、走線架、 接地等部分組成，基站天饋工程就是以這 些構(gòu)件為操作對(duì)象的。 本章開篇介紹了天饋系統(tǒng)的組成情況， 使讀者有一個(gè)直觀感受。

天線是電磁波輻射的最主要部件，天 線選擇及其參數(shù)設(shè)置是否合適，對(duì)移動(dòng)通 信網(wǎng)絡(luò)的干擾，覆蓋率接通率及全網(wǎng)服務(wù) 質(zhì)量都有很大影響。 因此，本章詳細(xì)介紹了天線的各項(xiàng)參 數(shù)，同時(shí)介紹了各種類型天線的使用方法。

另外，本章還概括介紹了基站天饋工 程中用到的常見射頻器件、射頻、光傳輸 的相關(guān)知識(shí)，使讀者對(duì)實(shí)際工程知識(shí)有相 應(yīng)了解。



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