天線系統(tǒng)是由發(fā)射天線和接收天線組成的系統(tǒng)。前者是將導(dǎo)行波模式的射頻電流或電磁波變換成擴(kuò)散波模式的空間電磁波的傳輸模式轉(zhuǎn)換器；后者是其逆變換的傳輸模式轉(zhuǎn)換器。

作為導(dǎo)行波一擴(kuò)散波模式轉(zhuǎn)換用的稱發(fā)射天線，作為擴(kuò)散波一導(dǎo)行波模式轉(zhuǎn)換用的稱接收天線I除發(fā)射天線的功率承載能力和電壓承受能力遠(yuǎn)大于接收天線外，兩者均可掉換使用，且天線基本特性參數(shù)不變，稱此為互易定理。天線另一重要作用是對(duì)電磁波能量的集中，即在作發(fā)射天線時(shí)向發(fā)射方向集中能量，同時(shí)減少其他方向的能量；作接收天線時(shí)，則可從接收方向的來波中截獲更多能量，而對(duì)其他方向的來波則以相位抵消方式減少輸入能量。此即天線的方向性。與無方向性天線相比，能量集中的增大倍數(shù)稱為天線的增益。天線方向性的延伸涵義是非通信方向的負(fù)增益（衰減），可用以描述天線的另一相關(guān)性能指標(biāo)，即發(fā)射天線的旁瓣（干擾）輻射抑制度或接收天線的非通信方向的來波干擾抑制度。

一、移動(dòng)通信天線系統(tǒng)的定義

天線系統(tǒng)的定義與范圍

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通信天線是通信設(shè)備電路信號(hào)與空間輻射電磁波的轉(zhuǎn)換器。本文主要分析移動(dòng)通信系統(tǒng)中通信天饋線系統(tǒng)的部分，主要包括基站/室分天線、相關(guān)的饋電電纜和其他射頻器件及相關(guān)安裝服務(wù)。

二、基站天線的性能參數(shù)描述

通用電氣指標(biāo)

1、工作頻段（Frequency Range）

工作頻段：無論天線還是其他通信產(chǎn)品，總是在一定的頻率范圍（頻帶寬度）內(nèi)工作，其取決于指標(biāo)的要求。通常情況下，滿足指標(biāo)要求的頻率范圍即可為天線的工作頻率。

工作頻段的寬度稱為工作帶寬，一般全向天線的工作帶寬能達(dá)到中心頻率的3-5%，定向天線的工作帶寬能達(dá)到中心頻率的5-10%。

2、輸入阻抗（Input Impedance）

輸入阻抗：天線輸入端信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，稱為天線的輸入阻抗。一般移動(dòng)通信天線的輸入阻抗為50Ω。

輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作波長有關(guān)，在要求的工作頻率范圍內(nèi)，使輸入阻抗的虛部很小且實(shí)部相當(dāng)接近50Ω，這是天線能與饋線處于良好的阻抗匹配所必須。

3、電壓駐波比（VSWR）

電壓駐波比：天線的電壓駐波比是把天線作為無耗傳輸線的負(fù)載時(shí)，在沿傳輸線產(chǎn)生的電壓駐波圖形上，其zui大值與zui小值之比。

駐波比的產(chǎn)生，是由于入射波能量傳輸?shù)教炀€輸入端并未被全部吸收（輻射）產(chǎn)生的反射波迭加而形成的。VSWR越大，反射越大，匹配越差。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般要求駐波比小于1.5。

4、隔離度（Isolation）

隔離度代表饋送到雙極化天線一個(gè)端口(一種極化)的信號(hào)在另外一個(gè)端口(另一種極化)中出現(xiàn)信號(hào)的比例。

5、三階互調(diào)（Third Order Inter modulation）

三階互調(diào)信號(hào)：是指兩個(gè)信號(hào)在一個(gè)線性系統(tǒng)中，由于非線性因素存在使一個(gè)信號(hào)的二次諧波與另一個(gè)信號(hào)的基波產(chǎn)生差拍（混頻）后的寄生信號(hào)。

互調(diào)現(xiàn)象就是由頻帶外的兩個(gè)或多個(gè)載波頻率混頻后落在頻帶內(nèi)的新的頻率分量，造成系統(tǒng)性能下降的現(xiàn)象

6、功率容量（Power Capacity）

功率容量：天線的功率容量是指按規(guī)定的條件在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)可連續(xù)地加到天線上而又不致降低其性能的zui大連續(xù)射頻功率。

空間輻射指標(biāo)

7、增益（Gain）

天線在某一規(guī)定方向上的輻射功率通量密度與參考天線（通常采用理想點(diǎn)源）在相同輸入功率時(shí)zui大輻射功率通量密度的比值；

天線增益是用來衡量天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信號(hào)的能力，它是選擇基站天線重要的參數(shù)之一。天線增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。

8、水平/垂直半功率波瓣寬度（H/V-Plane Half Power Beam Width）

在功率方向圖的主瓣中，把相對(duì)zui大值輻射方向功率下降到一半處或小于zui大值3dB的兩點(diǎn)之間的波束寬度夾角稱為半功率波瓣寬度。

水平面的半功率波束寬度叫水平面波束寬度；垂直面的半功率波束寬度叫垂直波束寬度。

9、電下傾角（Electrical Down Tilt）

電下傾角是指通信天線的垂直輻射面上zui大輻射指向與天線法線的夾角。

通信天線根據(jù)是否支持電下傾調(diào)節(jié)分為固定下傾天線和電調(diào)天線：固定下傾天線是指根據(jù)無線覆蓋需求對(duì)天線輻射單元陣列進(jìn)行幅度和相位的賦形產(chǎn)生的固定下傾角天線；而電調(diào)天線是指通過移相單元改變陣列中不同輻射單元的相位差，從而產(chǎn)生不同輻射主瓣下傾狀態(tài)，通常電調(diào)天線的下傾狀態(tài)僅在一定的可調(diào)角度范圍內(nèi)。

10、前后比（Front-to-Back Ratio）

天線的前后比是指主瓣的zui大輻射方向（規(guī)定為0°）的功率通量密度與相反方向附近（規(guī)定為180°±30°范圍內(nèi)）的zui大功率通量密度之比值F/B=10log(前后功率/后向功率)。

11、旁瓣抑制與零點(diǎn)填充（Elevation Upper Side lobes & Null Fill）

旁瓣抑制：主瓣在垂直面方向上（即往天頂角正向方向）的旁瓣叫做上旁瓣。基站天線為了覆蓋效果，通常會(huì)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中對(duì)天線采用一定的機(jī)械下傾。這樣可能導(dǎo)致天線的*（或一定角度范圍內(nèi)）上旁瓣可能處于水平位置甚至低于水平位置，就容易造成鄰區(qū)干擾，因此，需對(duì)其進(jìn)行抑制，即上旁瓣抑制。

上旁瓣不僅浪費(fèi)了天線輻射的能量，而且會(huì)對(duì)相鄰小區(qū)特別是相鄰小區(qū)的高層建筑形成干擾，所以上旁瓣應(yīng)該盡量抑制，尤其是能量較大的*上旁瓣。

零點(diǎn)填充：是指在天線的垂直面內(nèi)，下旁瓣*零點(diǎn)采用波束賦形設(shè)計(jì)加以填充，以改善對(duì)基站近區(qū)的覆蓋，減少近區(qū)覆蓋死區(qū)和盲點(diǎn)。

12、交叉極化比（Cross Polarization Ratio）

天線同極化接收（接收電平zui大）的功率電平與異極化接收（接收電平zui小）的功率電平在方向圖3dB波束寬度內(nèi)之差值

13、方向圖圓度（Circularity）

全向天線的方向圖圓度是指在水平面方向圖中，其zui大或zui小電平值與平均值的偏差。

平均值是指水平面方向圖中zui大間隔不超過5°方位上電平dB值的算術(shù)平均數(shù)。

14、極化方式（Polarization）

天線輻射的電磁波的電場方向就是天線的極化方向。如果電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波；如果電波的電場方向與地面平行，則稱為水平極化波；如果電波的電場方向與地面呈45°夾角，則稱為＋45°或－45°極化。

三、移動(dòng)通信基站天線的種類

移動(dòng)通信天線產(chǎn)品種類眾多、型號(hào)各異，根據(jù)其應(yīng)用場景的不同，大致可以分為室內(nèi)分布式天線產(chǎn)品、室外基站天線產(chǎn)品、美化天線產(chǎn)品。

Ⅰ. 室內(nèi)分布式及小區(qū)覆蓋天線產(chǎn)品

1.吸頂天線

吸頂天線一般用于室內(nèi)無線覆蓋場景，根據(jù)其不同的輻射形式，可以分為定向吸頂天線和全向吸頂天線，全向吸頂天線又可分為單極化吸頂與雙極化吸頂兩種。

2. 壁掛天線

室內(nèi)壁掛天線是典型的小型板狀天線產(chǎn)品，主要用于室內(nèi)無線覆蓋場景，根據(jù)極化方式的不同，可以分為單極化壁掛和雙極化壁掛。

3. 八木天線

八木天線主要用于鏈路傳輸和中繼器，成本比較低，在二維平面的前后反射比比較好。

4. 對(duì)數(shù)周期天線

對(duì)數(shù)周期天線與八木天線相似，是多元素雙向天線，具有寬頻帶覆蓋能力，主要用于鏈路中繼。

5. 拋物面天線

拋物面天線是高增益雙向天線，由拋物面反射器和中心饋天線組成。

Ⅱ. 室外基站天線產(chǎn)品

1. 全向基站

全向基站天線主要用于360度廣覆蓋，主要用于覆蓋稀疏的農(nóng)村無線場景。

2. 定向基站天線

定向基站天線是目前應(yīng)用zui廣泛的全封閉基站天線，分為多個(gè)種類，主要包括：垂直極化天線，垂直和水平極化天線，±45°雙極化天線，多頻帶天線等。根據(jù)傾角電調(diào)方式的不同又可以分為固定傾角天線，電調(diào)天線，同時(shí)還包括三扇區(qū)集束天線。

3. 電調(diào)基站天線

電調(diào)天線是指通過移相單元改變陣列中不同輻射單元的相位差，從而產(chǎn)生不同輻射主瓣下傾狀態(tài)，通常電調(diào)天線的下傾狀態(tài)僅在一定的可調(diào)角度范圍內(nèi)。電調(diào)下傾調(diào)整有手動(dòng)調(diào)節(jié)和RCU電調(diào)節(jié)。

4. 智能天線

采用雙極化輻射單元，組成定向或全向陣列，可以在360度或特定方向內(nèi)進(jìn)行波束掃面的天線陣列；智能天線可以判定信號(hào)的空間信息（比如傳播方向）和跟蹤、定位信號(hào)源的智能算法，并且可以根據(jù)此信息，進(jìn)行空域?yàn)V波的天線陣列。

5. 多模天線

多模基站天線產(chǎn)品相對(duì)于普通的基站天線主要區(qū)別在于在有限的空間內(nèi)集成兩個(gè)以上的不同頻段的天線，因此，該產(chǎn)品的重點(diǎn)在于消除不同頻段之間的相互影響（去耦合效應(yīng)、隔離度、近場干擾）

6. 多波束天線

多波束天線能產(chǎn)生多個(gè)銳波束的天線。這些銳波束（稱為元波束）可以合成一個(gè)或幾個(gè)成形波束，以覆蓋特定的空域。多波束天線有透鏡式、反射面式和相控陣式等三種基本形式。

Ⅲ. 有源天線

無源天線與有源器件相結(jié)合而構(gòu)成一體的接收天線。

Ⅳ. 美化天線

1. 室內(nèi)覆蓋美化天線

對(duì)不同的室內(nèi)分布式天線產(chǎn)品進(jìn)行美化加工，其既解決了室內(nèi)信號(hào)覆蓋的問題，又不會(huì)破壞整理裝修的布局；一般室內(nèi)覆蓋美化天線外形美觀小巧，隱形效果好，適用于各小區(qū)、商場、賓館、酒店、寫字樓、醫(yī)院等公共場所。

室內(nèi)覆蓋美化天線根據(jù)產(chǎn)品的形態(tài)，大致可以分為：吸頂燈型美化天線、壁畫型美化天線及排氣扇型等等。

2. 室外覆蓋美化天線

室外覆蓋美化天線主要針對(duì)小區(qū)和基站等天線應(yīng)用產(chǎn)品，在不增大傳播損耗的情況下，通過各種材料、結(jié)構(gòu)、圖案的應(yīng)用，對(duì)天線的外觀進(jìn)行偽裝和修飾，其既美化了城市視覺環(huán)境，也減少了公眾對(duì)無線電磁環(huán)境的恐懼和抵觸情緒，同時(shí)又可以延長天線的使用壽命，保證通訊質(zhì)量。

室外覆蓋美化天線根據(jù)產(chǎn)品的形態(tài)，大致可以分為：路燈型美化天線、標(biāo)識(shí)牌型美化天線、監(jiān)控球型美化天線、空調(diào)型美化天線、假山型美化天線、音箱型美化天線、仿真樹型美化天線、方柱型美化天線、變色龍型美化天線、水塔型美化天線、圍欄型美化天線、排氣管型美化天線等等。

四、移動(dòng)通信饋線無源器件及其他

饋線系統(tǒng)連接在發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和天線之間。饋線系統(tǒng)主要用來將發(fā)射機(jī)的高頻功率傳輸?shù)教炀€，并將天線接收到的目標(biāo)反射信號(hào)傳輸?shù)浇邮諜C(jī)。

移動(dòng)通信系統(tǒng)除了包括的基站/室分天線外、還含有饋電電纜，無源器件（包括諸如合路器、濾波器、POI等）其他射頻器件。這些都是通信系統(tǒng)*的器件。

1. RF饋電電纜

RF饋線電纜可以分為半柔性同軸電纜和半剛性同軸電纜；根據(jù)其型號(hào)的不同，可以分為1/4″、3/8″、1/2″、5/8″、7/8″、1-1/4″、1-5/8″等不同尺寸型號(hào)，這些主要用于室內(nèi)外射頻信號(hào)的傳輸。

移動(dòng)通信天線內(nèi)部的射頻電纜亦為RF饋電電纜，其主要用于跳線接頭饋電、功分網(wǎng)絡(luò)饋電、網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配等。

2.合路器分路器

合路器主要用作將多系統(tǒng)信號(hào)合路到一套室內(nèi)分布系統(tǒng)。在工程應(yīng)用中，采用合路器可使一套室內(nèi)分布系統(tǒng)同時(shí)工作于不同制式的通信頻段。移動(dòng)通信系統(tǒng)使用的合路器一般有雙路合路器、三路合路器、四路合路器等等。

3.濾波器

濾波器的功能就是允許需要部分頻率的信號(hào)順利的通過，而其他部分頻率的信號(hào)則受到較大的抑制，濾波器一般分為有源濾波器和無源濾波器。移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用的一般為無源濾波器中的腔體濾波器，其主要特點(diǎn)為：頻率覆蓋范圍寬，可靠性高，穩(wěn)定性好，輸入輸出阻抗匹配，易于級(jí)聯(lián)使用，帶內(nèi)幅頻特性平坦、插入損耗小、帶外抑制度高等。

4.POI

Point Of Interface，多系統(tǒng)合路平臺(tái)。主要用于地鐵、會(huì)展中心、展覽館、機(jī)場等大型建筑室內(nèi)覆蓋。系統(tǒng)運(yùn)用頻率合路器與電橋合路器，對(duì)多個(gè)運(yùn)營商、多種制式的移動(dòng)信號(hào)合路后引入天饋分布系統(tǒng)，達(dá)到充分利用資源、節(jié)省投資的目的。

為避免干擾，POI分為上、下行兩個(gè)平臺(tái)，分別將上行和下行鏈路信號(hào)分開傳輸。POI作為連接無線通信施主信號(hào)與分布覆蓋信號(hào)（泄漏電纜和天線陣等）的橋梁，其主要功能是對(duì)各運(yùn)營商的上行及下行射頻信號(hào)分別進(jìn)行合路及分路，并濾除各頻帶間的干擾成分。POI上行部分的主要功能是將不同制式的手機(jī)發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過天線的收集及饋線的傳輸至上行POI，經(jīng)POI檢出不同頻段的信號(hào)后送往不同運(yùn)營商的基站。POI下行部分的主要功能是將各運(yùn)營商、不同頻段的載波信號(hào)合成后送往覆蓋區(qū)域的天饋分布系統(tǒng)。