天线原理关于天线知识，都在这里，很详细！

天线是任何无线电通信系统中不可缺少的重要组成部分。虽然各种类型的无线电设备要执行的任务不同，但设备中天线的功能基本相同。任何无线电设备都是通过无线电波传输信息的，所以需要有能辐射或接收电磁波的设备。

因此，天线的第一个功能是辐射和接收电磁波。当然，任何能辐射或接收电磁波的东西都不一定能当天线。

天线的另一个功能是“能量转换”。众所周知，发射机通过馈线发送到天线的不是无线电波，接收天线也不能直接将无线电波发送到接收机。有一个能量转换过程，就是发射机产生的高频振荡电流通过馈线送入天线输入端，天线要在空之间将高频电流转换成高频电磁波，以波的形式辐射到周围空。相反，在接收时，截获的高频电磁波的能量通过接收天线转换成高频电流的能量，然后发送给接收机。显然，存在转换效率问题。天线增益越高，转换效率越高。

一、移动基站天线的发展历史

从2G到4G，移动基站天线经历了全向天线、定向单极天线、定向双极化天线、电可调单极天线、电可调双极化天线、双频电可调双极化天线到多频双极化天线、MIMO天线和有源天线。

空互分集:单极化天线

极化分集:双极化天线

三、天线辐射原理

天线的定义

一种能够在空之间的特定方向有效辐射电磁波或在空之间的特定方向接收电磁波的装置。

天线半波振荡器

半波振荡器是天线的基本辐射元件。波长越长，天线的半波振荡器越大。

半波振荡器示例:

天线辐射图

用于表示天线在空之间全方位收发电磁波的能力。一般是三维辐射立体图。

在实际评价中，转化为二维平面图形，即水平面图形和垂直面图形。

天线组件

同一个基站天线有很多设计方案。该设计包括天线的以下四个部分:

1)辐射元件(偶极子或贴片[阵列元件])

2)反射板(底板)

3)配电网(馈电网络)

4)包装保护(天线罩)

四.天线主要性能参数

天线的工作频率

无论是天线还是其他通信产品，都是在一定的频率范围(带宽)内工作，这取决于指标的要求。通常满足指标要求的频率范围可以是天线的工作频率。

一般来说，天线性能在工作带宽内的每个频率点都是不同的。因此，在相同指标要求下，工作频带越宽，天线的设计难度越大。

辐射参数

主阀；

旁瓣；

半功率波束宽度；

增益；

波束倾角；

前后比；

交叉极化区分率；

上旁瓣抑制；

低零填充；

根据天线辐射参数对网络性能的影响程度，可分为以下几种:

半功率波束宽度

在图案的主瓣内，当相对最大辐射方向的功率密度减半时的角宽度也称为3dB波束宽度。

水平面半功率波束宽度称为水平面波束宽度。垂直面上的半功率波束宽度称为垂直波束宽度。

天线增益与波束宽度的关系；

水平射束宽度

每个扇区的天线在最大辐射方向偏离60°时到达覆盖边缘，需要切换到相邻扇区工作。在60°的切换角度范围内，格局水平应该有一个合理的下降。当电平下降过多时，容易造成切换角域附近覆盖盲区的掉话；当电平下降太少时，覆盖范围在切换角度域附近重叠，导致来自相邻扇区的干扰增加。

理论模拟和实际应用结果表明，在建筑物密集的城区，为了减少相邻扇区之间的相互干扰，最好在60°时将电平降低到-10dB左右，后推的半功率宽度为65°左右；在空较宽的郊区，为了保证良好的覆盖，最好在60的水平下降到-6dB左右，后推的半功率宽度在90左右。

水平波束宽度、波束偏转和方向图一致性决定了覆盖区域在方位方向的性能。

多径反射传播:

P ~~ 1/R^n

n = 2~4

60级设计:

城市n=3~3.5

下降9 ~ 10.5分贝

国家:n=2

6分贝下降

垂直波束宽度和电倾角的精度

它决定了网络覆盖区域的距离性能。

观察下面的垂直平面图案。光束应适当向下倾斜，倾斜角度最好使最大辐射指向图中目标服务区的边缘。如果倾角过大(黄色)，服务区远端的覆盖水平会急剧下降；如果磁偏角过小，会覆盖服务区外，造成同频干扰问题。

电偏角

最大辐射方向和天线法线之间的角度。

前后比

抑制同频干扰或导频污染的重要指标。

通常只需要考察水平面图案的前后比，具体是指30°后向范围内的最差值。

前后比指数越差，后向辐射越大，对天线后面覆盖区域干扰的可能性越大。

垂直面型的前后比只会在特殊应用中考察，比如基站后方有超高层建筑。

天线增益

指天线在指定方向的辐射功率通量密度与参考天线(通常使用理想点源)在相同输入功率下的最大辐射功率通量密度之比。

天线增益、方向图和天线尺寸之间的关系

天线增益用于衡量天线在特定方向收发信号的能力，是选择基站天线的重要参数之一。

天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。

增益越高，天线长度越长。

天线增益的几个关键点；

1)天线是无源器件，不能产生能量。天线增益只是有效集中能量辐射或接收特定方向电磁波的能力。

2)天线增益由振子叠加产生。增益越高，天线长度越长。

3)天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。

增益影响覆盖距离指数，合理选择增益！！！

增加天线增益会增加覆盖距离，但同时会减小窄波束宽度，导致覆盖均匀性差。天线增益的选择应以波束与目标区域匹配为前提。为了提高增益，不宜过度缩小垂直波束宽度。仅通过优化方案，服务区外的电平迅速下降，旁瓣和后瓣降低，交叉极化电平降低，采用低损耗、无表面波寄生辐射、低VSWR的馈电网络，提高了天线增益。

交叉极化比

极化分集效应指数

为了获得良好的上行分集增益，要求双极化天线具有良好的正交极化特性，即在60°的扇区服务区，交叉极化方向图电平应明显低于对应角度的主极化电平，差值(交叉极化比)在最大辐射方向上应大于15dB，在60°时应大于10dB，最低阈值应大于7dB，如图所示。这样可以认为两个极化接收的信号是互不相关的。

旁瓣抑制

抑制同频干扰或导频污染的辅助指标

对于城区建筑物密集的应用场景，一方面由于通信容量大，需要减小小区尺寸，另一方面由于建筑物遮挡和多径反射，难以实现远距离覆盖。通常使用增益为13~15dBi的低增益天线进行大倾角的微小区覆盖，因此主波束上侧的第一、第二旁瓣很有可能指向同频率的前向小区。因此，在设计天线时，需要尽量抑制上旁瓣，以减少干扰。