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6 天线的性能指标

6.1 机械性能

说明:机械性能指标在选型中要根据使用场景的自然环境和安装环境选择适合的天线。

6.2 电气性能

说明:电气性能是体现天线对于无线信号的影响的关键性能,是网规 工程师天线选型和网优工程师定位网络问题时天线引起的网络问题的基本要素。网优工程师必须掌握!!!

1)增益

说明:增益,增:增加,益:好处,收益;一般增益在电子科学中都代表放大多少,但由于天线是无源器件也即无能量的转换,即不可能对信号进行放大。所以此处增益代表的是对信号的能量集中的程度与转换的效率。

说明:天线对于信号的能量集中是通过振子的数量增加而实现的,振子数量越多则对能量的集中程度越高,增益越大。所以高增益天线一般都是长且重。

说明:振子数量的增加则实现能量在某一方向上的聚集,从而实现这一范围的信号能量密度增加而信号增强。

说明:天线的增益 Gain 的单位为 dBi 或者 dBd(参照物不同而已)。

说明:从二维两个角度,水平面与垂直面,垂直面能量被集中在某个 空间高度内,水平面宽度的缩小。 综述:天线的增益是天线选型中的重要性能指标,选择合适增益天线 即能保障信号的强度及天线的安装条件。

2)波瓣宽度

说明:波束宽度一般指的是主瓣的能量宽度(水平半功率角与垂直半功率角)。

说明:通过波束宽度限定信号能量在水平方向与垂直方向的覆盖范 围,保障范围内的信号强度。一般可通过增加反射板来进一步达到波束宽度的限制。

说明:如图示 水平方向与垂直方向的能量控制。一般水平方向称为水平半功率角(60度、65度、90度、105度、120度常见),垂直称为垂直半功率角(6度、7度、8度、13度等常见)。

说明:通过增加反射板,促进水平波束变窄从而能够促进能量的集中保障信号的强度(适合带状覆盖例如铁路或公路覆盖)。

说明:带状覆盖需要把能量控制在铁路沿线保障铁路覆盖的距离和信号强度。 综述:在实际天线选型中波束宽度也是关键因素,一般的城市水平波束宽度基本在65度,郊区120度常见。另外有时有些建筑物不允许建设室内分布系统则需要在室外对高层建筑物进行覆盖,此时如果高层建筑物的高度过高,垂直半功率角不足则要灵活运用,很多运营商会把天线横放,让水平波束充当垂直方向的覆盖,已满足高层建筑的信号覆盖。

3)前后比

说明:前后比即天线后向((180 °± 30 °的范围内)后向波束电平与前向最大波束的电平(信号强度之差),表明信号能量的分配问题。一般期望前向能量大,后向能量小。

说明:前后比也是天线在不同场景的选型参考关键性能指标。

4)频段

5)功率容限

说明:功率容限即无源器件接入的信号最大输入功率,当超过这个要求时则可能损坏无源器件,例如天线属于无源器件。另会产生飞弧现象(微放电,打火现象)从而导致信号干扰问题出现。

说明:现场接入天线的信号输入总功率不能超过该天线的功率容限, 所以现场一个天线接入多路信号时要注意天线的功率容限是否允许范围内。

说明:现场现在由于天馈安装平面的资源匮乏,都在对天线进行共享利用,则再次过程一定要关注被共享利用的天线其功率容限是否允许。

6)互调

说明:互调简单讲就是多个信号通过同一器件或线路由于器件或线路的性能问题导致信号之间互相作用参生新的信号,新的信号为互调 信号。新的信号会与原信号再次互相作用参生新的信号,一阶,二阶、三阶,四阶,五阶等混合;其中三阶与五阶的影响较大。

说明:互调排查是优化保障的关键,如果产生互调信号则会干扰系统内或其它系统的信号,对通信质量造成影响。(移动一般会有专项优化项目进行排查,例如工兵行动).

说明:GSM网络主要进行GSM900的五阶互调影响和三阶互调影响。 LTE网络主要为GSM1800M的三阶互调影响与GSM900二次谐波影响。

说明:现场排查器件及线路的互调一般采用分段排查定位法,使用互调仪连接天馈系统进行互调排查(紫光互调仪,罗森博格互调仪为常用互调仪)。

说明:示例某项目的互调性能检测结果。

说明:一般新入网天线都在安装前必须三阶互调性能检测,合格产品才允许使用。

说明:天线检测互调时应在开阔地方,架空连接互调仪检测。检测值要达到天线标签标注的性能指标值。

说明:线路中的器件也是参生互调信号的重灾区,所以一般的天线, 馈线,器件都需要进行互调检测。图上就是更换问题器件后可以看出干扰信号降低很多(波峰大幅减少)。

7)极化

说明:极化为电磁波在空间中传播的方向,一般已电场的方向为基准。

说明:图上为垂直极化即电场的方向与地面垂直,此时地面对电磁波 的吸收作用最小。(一般都采用垂直极化方式的天线)。但是由于传播环境的复杂程度的差异,在城市使用垂直极化方式的天线效果不佳 (电磁波与光波的特性一样会由于环境产生反射,折射等多种行为) 从而在复杂环境使用垂直极化方式,天线的接收性能就会降低,此时 就要采用斜极化天线,一般都为两个方向的斜极化(+-45 度),从而 提升天线的接收性能(基站接收手机发射的信号,从而提升基站接收 手机信号的强度,称为极化分集,实现极化增益。)

说明:城市一般使用的天线基本为双极化天线,+-45度,提升基站侧接收性能实现极化增益。

说明:图示为无线传播在复杂环境中的传播方式,直射,反射,折射等多种传播方式都存在。

8)驻波

说明:入射信号被反射,入射波与反射波的复合波型称为驻波。反映出线路或天线对于信号的传输性能,反射波越多则能量输出越少,从 而导致信号变弱。现场一般把入射波与反射波进行强度计算称为驻波 比(正常新开基站驻波比<1.3VSWR标示)。使用驻波比测试仪检测(Sitemaster测试仪: 品牌安立与BIRD较多)

说明:一般 VSWR<1.5即可接受。超过1.5则会对基站的信号强度产生大的影响,需要维护人员携带仪表上站进行排查定位。