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2023/10/18,1,网优基础知识培训二,二OO九年五月,2023/10/18,2,认真 求实 主动 深入,本部分重点:熟悉并掌握无线电波的基本知识 熟悉并掌握天线的基本知识 熟悉并掌握无源器件的基本知识,第一部分 基本概念,基本概念,电磁波的概念,电磁波的传播,什么叫无线电波？无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁 场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。,基本概念,电磁波的概念,基本概念,电磁波的概念,无线电波的极化,无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波。,无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用公里秒表示。在媒质中的传播速度为：/，式中为传播媒质的相对介电常数。空气的相对介电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于。,无线电波在传播时电波会减弱,因此，无线电波在空 气中的传播速度略小于光 速，通常我们就认为它等 于光速。,基本概念,电磁波的概念,无线电波的传播方式,基本概念,电磁波的概念,直射直射是无线电波在自由空间传播的方式。反射当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。绕射当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。散射当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍物数目非常巨大时，就会发生散射。,衰落特性,基本概念,电磁波的概念,衰落一般分为快衰落与慢衰落两种 慢衰落 慢衰落是由接收点周围地形地物对信号反射，使得信号电平在几十米范围内有大幅度的变化，若MS在没有任何障碍物的环境下移动，则某点信号电平与该点和发射机的距离有关。快衰落 快衰落是叠加在慢衰落的信号上的，这个衰落的速度很快，每秒钟可达到几十次，除与地形地物有关，还与MS的速度和信号的波长有关，并且幅度可达几十个dB，信号的变化呈瑞利分布，也叫瑞利衰落。,对于移动通信的电波传播,其衰落特性由下列已知公式及图示表征-自由空间的传播衰耗：Lbs32.45+20lgD(km)+20lgf(MHz)(5)-准平滑地形市区路径传播衰耗中值：LttLbs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)(6)Am(f,d)，Hb(hb,d)，Hm(hm,f)为相应的修正因子，其中An(f,d)为基本衰耗中值，Hb(hb,d)为基站天线高度增益因子，Hm(hm,f)为移动天线高度增益因子。,衰落特性,基本概念,电磁波的概念,基本概念,电磁波的概念,准平滑地形高区路径传播衰耗中值,基本概念,电磁波的概念,移动台天线高度增益因子,基本概念,电磁波的概念,基站天线高度增益因子,该关系可用式/表示，其中为速度，单位 为米/秒；为频率，单位为赫芝；为波长，单位为米。由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对介电常数约为2.1，因此，/1.44，/1.44。,无线电波的波长、频率和传播速度的关系,基本概念,电磁波的概念,超短波的传播,基本概念,电磁波的概念,无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。目前GSM和CDMA移动通信使用的频段都属于UHF（特高频）超短波段，其高端属于微波。超短波和微波的视距传播 超短波和微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很快。因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是由空间波来传播的。空间波一般只能沿直线方向传播到直接可见的地方。在直视距离内超短波的传播区域习惯上称为“照明区”。在直视距离内超短波接收装置才能稳定地接收信号。,超短波和微波的视距传播(续上）,基本概念,电磁波的概念,直视距离和发射天线以及接收天线的高度有关系，并受到地球曲率半径的影响。由简单的几何关系式可知:AB3.57(HT+HR)(公里)由于大气层对超短波的折射作用，有效传播直视距离为:AB4.12(HT+HR)(公里),电波的多径传播,基本概念,电磁波的概念,电波除了直接传播外，遇到障碍物，例如，山丘、森林、地面或楼房等高大建筑物，还会产生反射。因此，到达接收天线的超短波不仅有直射波，还有反射波，这种现象就叫多径传输。由于多途径传播使得信号场强分布相当复杂，波动很大；也由于多径传输的影响，会使电波的极化方向发生变化，因此，有的地方信号场强增强，有的地方信号场强减弱。另外，不同的障碍物对电波的反射能力也不同。例如：钢筋水泥建筑物对超短波的反射能力比砖墙强。我们应尽量避免多径传输效应的影响。同时可采取空间分集或极化分集的措施加以对应。,电波的多径传播,基本概念,电磁波的概念,电波的绕射传播,基本概念,电磁波的概念,电波在传播途径上遇到障碍物时，总是力图绕过障碍物，再向前传播。这种现象叫做电波的绕射。超短波的绕射能力较弱，在高大建筑物后面会形成所谓的“阴影区”。信号质量受到影响的程度不仅和接收天线距建筑物的距离及建筑物的高度有关，还和频率有关。例如一个建筑物的高度为米，在距建筑物米处接收的信号质量几乎不受影响，但在距建筑物米处，接收信号场强将比无高搂时明显减弱。这时，如果接收的是兆赫的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱分贝，当接收兆赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱分贝。如果建筑物的高度增加到米时，则在距建筑物米以内，接收信号的场强都将受到影响，因而有不同程度的减弱。也就是说，频率越高，建筑物越高、越近，影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、越远，影响越小。因此，架设天线选择基站场地时，必须按上述原则来考虑对绕射传播可能产生的各种不利因素，并努力加以避免。,用分集接收改善信号电平,基本概念,电磁波的概念,把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间.收集无线电波并产生电信号,天线的概念,基本概念,天线的概念,天线的作用就是将传输线中的高频电磁能转化为自由空间的电磁波，或反之将自由空间的电磁波转化为传输线中的高频电磁能。了解天线的相关性能，必须掌握自由空间中的电磁波相关知识及高频传输的相关知识。,天线的作用,基本概念,天线的概念,垂直极化,水平极化,+45度倾斜的极化,-45度倾斜的极化,天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向,天线的极化,基本概念,天线的概念,双极化天线,基本概念,天线的概念,传输两个独立的波，两个天线为一个整体。,如果电波在传播过程中电场的方向是旋转的，就叫作椭圆极化波。旋转过程中，如果电场的幅度，即大小保持不变，我们就叫它为圆极化波。向传播方向看去顺时针方向旋转的叫右旋圆极化波，反时针方向旋转的叫做左旋圆极化波。垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收；水平极化波要用具有水平极化特性的天线来接收；右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接收；而左旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收。当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生分贝的极化损失，即只能接收到来波的一半能量。,圆极化波,基本概念,天线的概念,当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程 中通常都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生分贝的极化损失，即只能接收到来波的一半能量；当接收天线的极化方向（例如水平或右旋圆极化）与来波的极化 方向（相应为垂直或左旋圆极化）完全正交时，接收天线也就完全接 收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。,极化损失,基本概念,天线的概念,隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种极化中出 现的比例。,1000mW(即1W),1mW,在这种情况下的隔离为10log(1000mW/1mW)=30dB,（极化）隔离,基本概念,天线的概念,导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关.如果导线位置如由于两导线的距离很近，且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱。如果将两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方向相同，因而辐射较强。当导线的长度远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱.当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。,天线辐射电磁波的原理,基本概念,天线的原理,天线可视为一个四端网络,基本概念,天线的原理,基本概念,天线的原理,同轴线变化为天线,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。全长与波长相等的振子，称为全波对称振子。将振子折合起来的，称为折合振子。,一个1/2波长的对称振子在800MHz 约 200mm长 400MHz 约 400mm 长,对称振子,基本概念,天线的概念,基本概念,天线的原理,半波振子上的场分布,天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。输入阻抗有电阻分量和电抗分量。输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率。因此，必须使电抗分量尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。输入阻抗与天线的结构和工作波长有关，基本半波振子，即由中间对称馈电的半波长导线，其输入阻抗为（73.142.5）欧姆。当把振子长度缩短时，就可以消除其中的电抗分量，使天线的输入阻抗为纯电阻，即使半波振子的输入阻抗为73.1欧（标称75欧）。而全长约为一个波长，且折合弯成形管形状由中间对称馈电的折合半波振子，可看成是两个基本半波振子的并联，而输入阻抗为基本半波振子输入阻抗的四倍，即292欧（标称300欧）。,天线的输入阻抗,基本概念,天线的概念,天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的 电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常 用方向图来表示.方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发 射或接收电磁波的能力。,天线的方向性,基本概念,天线的概念,天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐射电磁波的能力。反之，作为接收天线的方向性表示了它接收不同方向来的电磁波的能力。我们通常用垂直平面及水平平面上表示不同方向辐射（或接收）电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性，并称为天线辐射的方向图。同时用半功率点之间的夹角表示了天线方向图中的水平波束宽度及垂直波束宽度。,天线辐射的方向图,基本概念,天线的概念,立体方向图,天线辐射的方向图,基本概念,天线的概念,（垂直面波束图）,天线辐射的方向图,基本概念,天线的概念,天线的方向图,基本概念,天线的概念,无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频 率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输 送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减 小，据此可定义天线的频率带宽。有几种不同的定义：一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度；一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。在移动通信系统中是按后一种定义的，具体的说，就 是当天线的输入驻波比1.5时，天线的工作带宽。,天线的工作频率范围（带宽）,基本概念,天线的概念,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,当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降，在天线工作频带内，天线性能下降不多，仍然是可以接受的。,天线波长及频带与性能的关系,基本概念,天线的概念,天线的驻波比,基本概念,天线的概念,天线驻波比表示天馈线 与基站（收发信机）匹 配程度的指标。驻波比的定义：Umax馈线上波腹电压；Umin馈线上波节电压。,ZA,是由于入射波能量传输到天线输入端B未被全部吸收（辐射）、产生反射波，迭加而形成的。VSWR越大，反射越大，匹配越差。那么，驻波比差，到底有哪些坏处？在工程上可以接受的 驻波比是多少？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。1、VSWR1，说明输进天线的功率有一部分被反射回来，从而降低了天线的辐射功率；2、增大了馈线的损耗。7/8电缆损耗4dB/100m，是在VSWR=1（全匹配）情况下测的；有了反射功率，就增大了能量损耗，从而降低了馈线向天线的输入功率；3、在馈线输入端A，失配严重时，发射机T的输出功率达不到设计额定值。,驻波比的产生,基本概念,天线的概念,经过计算，驻波比对天线反射功率、所增大的馈线损耗与完全匹配（VSWR=1）时相比，所减小的总辐射功率的关系如下：VSRW=3.0时，天线反射25%的功率（1.25dB），馈线新增损耗0.9dB，与完全匹配（VSRW=1）相比，功率多损失40%(2.15dB)；VSWR=1.5时，天线反射4%的功率（0.17dB），馈线新增损耗0.19dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失8%(0.36dB)；VSWR=1.4时，天线反射2.8%的功率（0.12dB），馈线新增损耗0.09dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失4.7%(0.21dB)；VSWR=1.3时，天线反射1.7%的功率（0.07dB），馈线新增损耗0.06dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失2.9%(0.13dB)。可见，VSWR=1.3与VSWR=1.5相比，功率损失仅减少了0.23dB，这在移动通信的衰落传播中，影响基本可以忽略。然而天线的制造成本却高得多。,驻波比的产生,基本概念,天线的概念,顶视,侧视,在地平面上，为了把信号集中到所需要的地方，要 求把“面包圈”压成扁平的,一个单一的对称振子具有“面包圈”形的方向图。,天线的方向图,基本概念,天线的概念,天线的增益,基本概念,天线的概念,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场强的平方 之比，即功率之比。增益一般与天线方向图有关，方 向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。,在这儿增益=10log(4mW/1mW)=6dBd,更加集中的信号,对称振子,基本概念,天线的概念,对称振子组阵能够控制辐射能构成“扁平的面包圈”,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,利用反射板可把辐射能控制聚集到一个方向上，反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线。,天线方向图,基本概念,天线的概念,一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射,一个各向同性的辐射器在所有方向具有相同的辐射,一个天线与对称振子相比较的增益用“dBd”表示一个天线与各向同性辐射器相比较的增益用“dBi”表示例如:3dBd=5.17dBi,对称振子的增益为2.17dB,dBd和dBi的区别,基本概念,天线的概念,方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。它大，天线定向接收性能就好。基本半波振子天线的前后比为，所以对来自振子前后的相同信号电波具有相同的接收能力。,前向功率,天线的前后比,基本概念,天线的概念,反向功率,方位即水平面方向图,俯仰面即垂直面方向图,在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。,波瓣宽度,基本概念,天线的概念,方向图旁瓣显示,基本概念,天线的概念,基本概念,天线的概念,全向天线增益与垂直波瓣宽度,9dBd全向天线,基本概念,天线的概念,各类天线(图示),基本概念,天线的概念,抛物面天线,基本概念,天线的概念,0。、,r,F,Z,D,由抛物反射面的几何关系可得反射面的方程为：在直角坐标中r24F(FZ)在极坐标中 F/cos2(/2)式中F是焦距；D是直径；是焦点到反射面的距离；是与Z轴的夹角。反射面的半张角0与F/D的关系为：,抛物面天线的简单几何关系,几种常用的反射面天线,基本概念,天线的概念,按馈源的馈电位置可分为前馈和后馈，其中每一种又可分为正馈和偏馈。按反射面的设置还可分为单反射面天线和双反射面天线，双反射面天线由一次（主）反射面和二次（副）反射面组成。,反射面天线的增益和瓣宽与天线馈源的方向图形状有关，与它对反射面边缘的照射电平有关。如果馈源对反射面的照射是均匀的天线增益就高，但同时天线的旁瓣也高，抗干扰性能就差。通常情况下，馈源照射呈钟形分布。考虑增益和旁瓣要求，在反射面边缘的照射电平一般取-10-12dB.口面直径为D 的抛物反射面天线的增益和主瓣宽度可用下列公式近似计算：增益 主瓣宽度,抛物面天线的增益与瓣宽,基本概念,天线的概念,抛物面天线的带宽,基本概念,天线的概念,它的工作带宽主要取决于馈源的工作带宽。极化方式也取决于馈源，当采用圆极化馈源时，对单反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相反，对双反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相同。对于单线极化应用，可采用与馈源极化方向一致的栅格反射面替代实体反射面。栅格的间距与工作频率和栅格导体直径有关。抛物面天线原形是建立在几何光学基础上的。通常反射面直径、至少要在6以上。例如在1GHz采用抛物面天线其直径至少就要1.8m。因此它主要适用于超短波高频段和微波频段。以天线口径为50cm，工作频率为11GHz 的抛物面天线为例，其增益约为 G32.2dB33.3dB，半功率瓣宽 0.53.8度 在这种情况下，在10公里距离上架设的该种天线波束对准偏离目标方向1.9度，即偏开330米时，信号强度就将降低3dB.由此也可看出，在工作频率为11GHz时，其收发天线的调整对准要比工作频率为1GHz时难得多。,基本概念,天线的概念,相关天线增益与水平波瓣宽度,一般说来，天线的主瓣波束宽度越窄，天线增益越 高。当旁瓣电平及前后比正常的情况下，可用下式近似 表示：,反射面天线，则由于有效照射效率因素的影响，故：,天线增益与方向图的关系,基本概念,天线的概念,基本概念,天线的概念,天线增益与方向图半功率波瓣宽度的关系,为使波束指向朝向地面，需要天线下倾,无下倾,电下倾,机械下倾,由图可以看出机械下倾方法。当下倾角度达到10时，水平方向图严重变形，必然产生越区覆盖；而电下倾时，水平方向图基本保持不变。,天线的下倾,基本概念,天线的概念,6 电下倾+4 机械下倾,10机械下倾,10电下倾,电下倾下的波束覆盖,基本概念,天线的概念,天线波束下倾的演示,基本概念,天线的概念,天线波束下倾的作用,基本概念,天线的概念,控制覆盖 减小交调,电下倾的实现方式,右图,天线辐射的水平波束宽度决定了天线辐射的电磁波水平 覆盖的范围 天线垂直波束宽度决定了传输距离及纵向覆盖。,天线参数在无线组网中的作用,基本概念,天线的概念,连接天线和发射（或接收）机输出（或输入）端的导线称为传输线或馈线。传输线的主要任务是有效地传输信号能量。因此它应能将天线接收的信号以最小的损耗传送到接收机输入端，或将发射机发出的信号以最小的损耗传送到发射天线的输入端，同时它本身不应拾取或产生杂散干扰信号。这样，就要求传输线必须屏蔽或平衡。当传输线的几何长度等于或大于所传送信号的波长时就叫做长传输线，简称长线。,传输线及馈线,基本概念,传输线的概念,超短波段的传输线一般有两种：平行线传输线和同轴电缆传输线（微波传输线有波导和微带等）。平行线传输线通常由两根平行的导线组成。它是对称式或平衡式的传输线。这种馈线损耗大，不能用于UHF频段。同轴电缆传输线的两根导线为芯线和屏蔽铜网，因铜网接地，两根导体对地不对称，因此叫做不对称式或不平衡式传输线。同轴电缆工作频率范围宽，损耗小，对静电耦合有一定的屏蔽作用，但对磁场的干扰却无能为力。使用时切忌与有强电流的线路并行走向，也不能靠近低频信号线路。,传输线的种类,基本概念,传输线的概念,无限长传输线上各点电压与电流的比值等于特性阻抗，用符号。表示。同轴电缆的特性阻抗。138/rlog(D/d)。通常。=50/或75 式中，D为同轴电缆外导体铜网内径；d为其芯线外径；r为导体间绝缘介质的相对介电常数。由上式不难看出，馈线特性阻抗与导体直径、导体间距和导体间介质的介电常数有关，与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗大小无关。,传输线的特性阻抗,基本概念,传输线的概念,信号在馈线里传输，除有导体的电阻损耗外，还有绝 缘材料的介质损耗。这两种损耗随馈线长度的增加和工作 频率的提高而增加。因此，应合理布局尽量缩短馈线长度。损耗的大小用衰减常数表示。单位用分贝（dB）米或分贝百米表示。这里顺便再说明一下分贝的概念，当输入功率为。输出功率为时，传输损耗可用表示，(dB)10log(。/)(分贝)。,馈线衰减常数,基本概念,传输线的概念,什么叫匹配？我们可简单地认为，馈线终端所接负载阻抗等于馈线特性阻抗。时，称为馈线终端是匹配连接的。当使用的终端负载是天线时，如果天线振子较粗，输入阻抗随频率的变化就较小，容易和馈线保持匹配，这时振子的工作频率范围就较宽。反之，则较窄。在实际工作中，天线的输入阻抗还会受周围物体存在和杂散电容的影响。为了使馈线与天线严格匹配，在架设天线时还需要通过测量，适当地调整天线的结构，或加装匹配装置。,匹配的概念,基本概念,传输线的概念,要获得良好的电性能阻抗必须匹配。,匹配和失配例,基本概念,传输线的概念,当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载 吸收，馈线上只有入射波，没有反射波。馈线上 各处的电压幅度相等，馈线上任意一点的阻抗都 等于它的特性阻抗。而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗 不等于馈线特性阻抗时，负载就不能全部将馈线 上传输的高频能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。,反射损耗,基本概念,传输线的概念,反射损耗示例,基本概念,传输线的概念,这里的反射损耗为 10log(10/0.5)=13dBVSWR 是反射损耗的另一种计量,在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。两者叠加，在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相减为最小，形成波节。其它各点的振幅则介于波幅与波节之间。这种合成波称为驻波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系数。反射波幅度（。）反射系数 入射波幅度（。）驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比(VSWR)驻波波腹电压幅度最大值max（1+）驻波系数 驻波波节电压辐度最小值min（1-）终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系数越小，驻波系数越接近于，匹配也就越好。,馈线和天线的电压驻波比,基本概念,传输线的概念,驻波比、反射损耗和反射系数,基本概念,传输的概念,电源、负载和传输线，根据它们对地的关系，都可以分成平衡和不平衡两类。若电源两端与地之间的电压大小相等，极性相反，就称为平衡电源，否则称为不平衡电源；与此相似，若负载两端或传输线两导体与地之间阻抗相同，则称为平衡负载或平衡（馈线）传输线，否则为不平衡负载或不平衡（馈线）传输线。在不平衡电源或不平衡负载之间应当用同轴电缆连接，在平衡电源与平衡负载之间应当用平行（馈线）传输线连接，这样才能有效地传输电磁能，否则它们的平衡性或不平衡性将遭到破坏而不能正常工作。为了解决这个问题，通常在中间加装“平衡不平衡”的转换装置，一般称为平衡变换器。,平衡装置,基本概念,传输的概念,又称“”形平衡变换器，它用于不平衡馈线与平衡负载连接时的平衡变换，并有阻抗变换作用。移动通信系统中，采用的同轴电缆通常特性阻抗为50欧，所以还必须采用适当间距的振子将折合式半波振子天线的阻抗调整到200欧左右，才能实现最终与主馈线50欧同轴电缆的阻抗匹配。,二分之一波长平衡变换器,基本概念,传输的概念,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。,四分之一波长平衡不平衡变换器,基本概念,传输的概念,频率范围界 MHz 820-890 频带宽度 MHz 70 增益 dBi 15 极化 Vertical 阻抗 50 反射损耗 dB 18 半功率(3dB)方位 64 俯仰 18 10分贝(10dB)波束宽度 方位 120 俯仰 30 前后比 dB 30 俯仰上旁瓣抑制 dB-12 俯仰下旁瓣抑制 dB-14 下倾角(可调)2-10,基本概念,天线的概念,典型移动基站天线指标综述,基本概念,基站天馈系统,基站天馈系统示意图,1、天线调节支架 用于调整天线的俯仰角度，范围为：015；2、室外跳线 用于天线与7/8主馈线之间的连接。常用的跳线采用1/2 馈线，长度一般为3米。3、接头密封件 用于室外跳线两端接头（与天线和主馈线相接）的密封。常 用的材料有绝缘防水胶带（3M2228）和PVC绝缘胶带。4、接地装置（7/8馈线接地件）主要是用来防雷和泄流，安装时与主馈线的外导体直接连接 在一起。一般每根馈线装三套，分别装在馈线的上、中、下 部位，接地点方向必须顺着电流方向。,基本概念,基站天馈系统,基本概念,基站天馈系统,5、7/8馈线卡子 用于固定主馈线，在垂直方向，每间隔1.5米装一个，水平方向每间隔1米安装一个（在室内的主馈线部分，不需要安装卡子，一般用尼龙白扎带捆扎固定）。常用的7/8卡子有两种；双联和三联。7/8双联卡子可固定两根馈线；三联卡子可固定三根馈线。6、走线架 用于布放主馈线、传输线、电源线及安装馈线卡子。7、馈线过窗器 主要用来穿过各类线缆，并可用来防止雨水、鸟类、鼠类灰尘进入。8、防雷保护器（避雷器）主要用来防雷和泄流，装在主馈线与室内超柔跳线之间，其接地线穿过过线窗引出室外，与塔体相连或直接接入地网。,基本概念,基站天馈系统,9、室内超柔跳线 用于主馈线（经避雷器）与基站主设备之间的连接，常用的跳线采用1/2超柔馈线，长度一般为23米。由于各公司基站主设备的接口及接口的位置有所不同，因此室内超柔跳线与主设备连接的接头的规格亦有所不同，常用的接头有7/16DIN型、有N型。有直头、亦有弯头。10、尼龙黑扎带 主要有两个作用：安装主馈线时，临时捆扎固定主馈线，待馈线卡子装好后，再将尼龙扎带剪断去掉。在主馈线的拐弯处，由于不便使用馈线卡子，故用尼龙扎带 固定。室外跳线亦用尼龙黑扎带捆扎固定。11、尼龙白扎带 用于捆扎固定室内部分的主馈线及室内超柔跳线。,根据我国国家标准GB9175-88“环境电磁波卫生标准”，将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级:一级标准为安全区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群，均不会受到任何有害影响的区域。第二级标准为中间区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群可能引起潜在性不良反应的区域。对于300MHz300GHz的微波，一级标准为：（10w/cm2），二级标准为：（40w/cm2），因此，对于酒店及写字楼应按一级标准设计，对于商场、商贸中心，可按二级标准设计。,基本概念,电磁安全标准,电磁安全标准,基本概念,电磁安全标准,电磁安全标准,假设天线的EIRP是10dBm=10mw=10000w按一级标准计算：允许的功率密度为10w/cm2，那么能满足要求的最小距离为：10000w/4 d2=795.77/d2=10w/cm2 d2=79.577(cm2)8.92 cm 即在距离天线下方9cm的地方可满足一级卫生标准。假设要求离天线20cm处为安全区，则最大EIRP为：4 d2=43.14202=5024 cm2 EIRP=50240w50mw=17dBm 这就是我们要求室内分布系统EIRP在1015dBm的原因。而对于商场、机场等非长期居住地区，可按二级标准衡量，其EIRP也不能超过23dBm。,基本概念,电磁安全标准,电磁安全标准,在实际设计中，要将天线增益及载波总数一起考虑。我们采用的吸顶天线为全向，增益为2dBi，在PT=10dBm时，其一级安全距离为：11.3cm，若采用90 7dBi天线，在天线正前方最大功率处的一级安全距离为：20 cm，载波数多时，功率增大，安全距离变小，所以天线应挂于人体触摸不到的地方为佳。实际上，我国的标准要求十分严格，美国及欧洲标准比我们宽松得多。按照欧洲标准，在离天线1.3cm处已处于安全区，即天线的保护外壳以外均能满足安全要求，因此，对适当设计的室内分布系统的电磁安全问题不必多虑。欧洲、美国及我国标准的对比,基本概念,总结,总结,