1 天線的輸入阻抗
天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值,。天線與饋線的連接,最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗,,這時饋線終端沒有功率反射,饋線上沒有駐波,,天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較平緩,。天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量,使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗,。匹配的優(yōu)劣一般用四個參數(shù)" title="參數(shù)">參數(shù)來衡量即反射系數(shù),,行波系數(shù),駐波比和回波損耗,,四個參數(shù)之間有固定的數(shù)值關系,,使用那一個純出于習慣。在我們?nèi)粘>S護中,,用的較多的是駐波比和回波損耗,。一般移動通信天線的輸入阻抗為50Ω,。
駐波比:它是行波系數(shù)的倒數(shù),其值在1到無窮大之間,。駐波比為1,,表示完全匹配;駐波比為無窮大表示全反射,,完全失配,。在移動通信系統(tǒng)中,一般要求駐波比小于1.5,,但實際應用中VSWR應小于1.2,。過大的駐波比會減小基站的覆蓋并造成系統(tǒng)內(nèi)干擾加大,影響基站的服務性能,。
回波損耗:它是反射系數(shù)絕對值的倒數(shù),,以分貝值表示?;夭〒p耗的值在0dB的到無窮大之間,,回波損耗越大表示匹配越差,回波損耗越大表示匹配越好,。0表示全反射,,無窮大表示完全匹配,。在移動通信系統(tǒng)中,,一般要求回波損耗大于14dB。
2 天線的極化方式
所謂天線的極化,,就是指天線輻射時形成的電場強度方向,。當電場強度方向垂直于地面時,此電波就稱為垂直極化波,;當電場強度方向平行于地面時,,此電波就稱為水平極化波。由于電波的特性,,決定了水平極化傳播的信號在貼近地面時會在大地表面產(chǎn)生極化電流,,極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場信號迅速衰減,而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流,,從而避免了能量的大幅衰減,,保證了信號的有效傳播。
因此,,在移動通信系統(tǒng)中,,一般均采用垂直極化的傳播方式。另外,,隨著新技術的發(fā)展,,最近又出現(xiàn)了一種雙極化天線,。就其設計思路而言,一般分為垂直與水平極化和±45°極化兩種方式,,性能上一般后者優(yōu)于前者,,因此目前大部分采用的是±45°極化方式。雙極化天線組合了+45°和-45°兩副極化方向相互正交的天線,,并同時工作在收發(fā)雙工模式下,,大大節(jié)省了每個小區(qū)的天線數(shù)量;同時由于±45°為正交極化,,有效保證了分集接收的良好效果,。(其極化分集增益約為5dB,比單極化天線提高約2dB,。)
3 天線的增益
天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力,,它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一。
一般來說,,增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度,,而在水平面上保持全向的輻射性能。天線增益對移動通信系統(tǒng)的運行質(zhì)量極為重要,,因為它決定蜂窩邊緣的信號電平,。增加增益就可以在一確定方向上增大網(wǎng)絡的覆蓋范圍,或者在確定范圍內(nèi)增大增益余量,。任何蜂窩系統(tǒng)都是一個雙向過程,,增加天線的增益能同時減少雙向系統(tǒng)增益預算余量。另外,,表征天線" title="表征天線">表征天線增益的參數(shù)有dBd和dBi,。DBi是相對于點源天線的增益,在各方向的輻射是均勻的,;dBd相對于對稱陣子天線的增益dBi=dBd+2.15,。相同的條件下,增益越高,,電波傳播的距離越遠,。一般地,GSM定向基站的天線增益為18dBi,,全向的為11dBi,。
4 天線的波瓣寬度
波瓣寬度是定向天線常用的一個很重要的參數(shù),它是指天線的輻射圖中低于峰值3dB處所成夾角的寬度(天線的輻射圖是度量天線各個方向收發(fā)信號能力的一個指標,,通常以圖形方式表示為功率強度與夾角的關系),。
天線垂直的波瓣寬度一般與該天線所對應方向上的覆蓋半徑有關。因此,在一定范圍內(nèi)通過對天線垂直度(俯仰角)的調(diào)節(jié),,可以達到改善小區(qū)覆蓋質(zhì)量的目的,,這也是我們在網(wǎng)絡優(yōu)化中經(jīng)常采用的一種手段。主要涉及兩個方面水平波瓣寬度和垂直平面波瓣寬度,。水平平面的半功率角(H-Plane Half Power beamwidth)45°,60°,90°等)定義了天線水平平面的波束寬度,。角度越大,在扇區(qū)交界處的覆蓋越好,但當提高天線傾角時,,也越容易發(fā)生波束畸變,形成越區(qū)覆蓋,。角度越小,在扇區(qū)交界處覆蓋越差,。提高天線傾角可以在移動程度上改善扇區(qū)交界處的覆蓋,,而且相對而言,不容易產(chǎn)生對其他小區(qū)的越區(qū)覆蓋,。在市中心基站由于站距小,,天線傾角大,應當采用水平平面的半功率角小的天線,,郊區(qū)選用水平平面的半功率角大的天線,;垂直平面的半功率角(V-Plane Half Power beamwidth):(48°, 33°,15°,8°)定義了天線垂直平面的波束寬度。垂直平面的半功率角越小,,偏離主波束方向時信號衰減越快,,在越容易通過調(diào)整天線傾角準確控制覆蓋范圍。
5 前后比(Front-Back Ratio)
表明了天線對后瓣抑制的好壞,。選用前后比低的天線,,天線的后瓣有可能產(chǎn)生越區(qū)覆蓋,導致切換關系混亂,,產(chǎn)生掉話,。一般在25-30dB之間,,應優(yōu)先選用前后比為30的天線,。