项目4 移动通信工程技术 李 伊 2016.5

问题引入 移动通信网络为用户提供优质的无线接入服务于其特有的工程技术是密切相关的。 那么移动通信中的天线是什么？无线电波在传播中有哪些特点？ 移动通信网络又是如何组网的？对于无线信道当中存在的噪音和干扰又该如何应对？如何提升移动通信网络覆盖的能力？ 高处的基站是如何解决防雷问题的？ 这些都是本项目需要涉及和解决的问题

本模块内容提纲 目 录 任务1 天线技术 任务2 电波传播技术 任务3 组网技术 任务4 噪声与干扰 任务5 覆盖增强技术 任务1 天线技术 任务2 电波传播技术 目 录 任务3 组网技术 任务4 噪声与干扰 任务5 覆盖增强技术 任务6 基站防雷与接地技术

项目要求 识记： 天线的性能参数、直放站的构成室内分布系统的组网结构 基站防雷接地系统的组成等概念。 领会： 无线电波传播的特征 移动通信组网的方式 信道相关理论。 应用： 天线的应用选型、噪音和干扰的应对措施、直放站和室内分布系统的应用、基站防雷接地规范。

任务1 天线技术 一、天线基本知识 二、移动天线与应用

本任务学习目标 【技能目标】 【素质目标】 1、能识别天线方向图 2、能分析天线覆盖范围与相关参数之间的关系 3、能根据特定场景选择相适应的天线类型 【素质目标】 1、培养学生勇于创新、善于探索的职业精神 2、培养学生善于查阅专业文献的职业习惯

一、天线基本知识 （一）天线的含义 天线是用来完成辐射和接收无线电波的装置。 （二）天线的功能 天线可以将高频的电信号以电磁波的形式辐射到天空中，也可以在空中接收电磁波并转换成高频电信号。

（三）天线的分类 在移动通信系统中，通信天线又分为基站天线和移动台天线。基站天线按照天线的辐射方向可以分为定向天线和全向天线；根据调整方式可以分为机械天线和电调天线；根据极化方式可以分为双极化天线和单极化天线。 对于天线的选择，我们应根据自己移动通信网的覆盖、话务量、干扰和网络质量等实际情况，选择适合本地区移动网络需要的移动天线。

（三）天线的分类 分类方法 分 类 按照作用分 发射天线 接收天线 按照结构分 线状天线 面状天线 按照工程对象分 通信天线 广播电视天线 分 类 按照作用分 发射天线 接收天线 按照结构分 线状天线 面状天线 按照工程对象分 通信天线 广播电视天线 雷达天线 按照工作频率分 长波天线 中波天线 短波天线 超短波天线

（四）天线的技术指标 1、天线的方向性 天线的方向性是指天线向一定方向辐射或接收电磁波的能力。 天线的方向性通常用方向图来表示。方向图是天线的辐射作用在空间分布情况的图解表示，图9-1-1为天线的垂直方向图，图中水平方向的辐射增益最大，振子的正下方辐射增益为0。移动通信系统中，常用的对称振子叠放天线方向图如图9-1-2所示。

（四）天线的技术指标

（四）天线的技术指标 2、天线的增益 天线的增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。 增益的单位用dBi或dBd表示。 dBi是相对于全向辐射的参考值，在各方向的辐射是均匀的； dBd相对于半波振子天线的参考值， 两者之间的关系是：dBi=dBd+2.15。

（四）天线的技术指标 3、天线的极化 天线的极化，是指天线辐射时形成的电场强度方向。 当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波； 当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。 在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。

（四）天线的技术指标 图9-1-3 垂直极化与水平极化

（四）天线的技术指标 在移动通信系统中，在基站密集的高话务地区，广泛采用双极化天线。 一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式，性能上后者优于前者，因此目前大部分采用的是±45°极化方式。 双极化天线组合了+45°和-45°两幅极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天线数量；同时由于±45°为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果（其极化分集增益约为5dB，比单极化天线提高约2dB）。

（四）天线的技术指标 图9-1-4 +45°和-45°极化

（四）天线的技术指标 4、天线的输入阻抗 天线的输入阻抗是指天线馈电端输入电压与输入电流的比值。 天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特征阻抗。当天线的输入阻抗与馈线阻抗匹配时，馈线所传送功率全部被天线吸收，否则将有一部分能量反射回去而在馈线上形成驻波，并将增加在馈线上的损耗。 移动通信天线的输入阻抗应做成50Ω纯电阻，以便与特性阻抗为50Ω的同轴电缆相匹配。

（四）天线的技术指标 5、天线的倾角 当天线垂直安装时，天线辐射方向图的主波瓣将从天线中心开始沿水平线向前。为了控制干扰，增强覆盖范围内的信号强度，即减少零凹陷点的范围，一般要求天线主波束有一个下倾角度。 天线下倾有两种方式：机械的方式和电调方式。机械天线即指使用机械调整下倾角度的移动天线，机械天线的天线方向图容易变形，其最佳下倾角度为1°~5°；电调天线即指使用电子调整下倾角度的移动天线，电调天线改变倾角后天线的方向图变化不大。

（四）天线的技术指标 6、天线的半功率角度 半功率角度是指辐射功率不小于最大辐射方向上辐射功率一半的辐射扇面角度。 7、天线的效率 天线的效率表示天线辐射功率的能力，天线的效率定义为天线辐射功率与输入功率之比。

一、天线基本知识 二、移动天线与应用 20

（一）移动台天线 移动台通常采用鞭状天线，是一种垂直的单极天线，属于线状天线。移动台天线具有如下特点： 1、移动台收发共用一根天线，因此，都具有足够宽的频带； 2、在水平方向内天线是无方向的； 3、在垂直面内尽可能抑制角方向的辐射； 4、天线的电器性能不应受到因移动而产生的振动、碰撞、冲击等的影响； 5、体积小，重量轻，由于用户量大，造价要低廉。

（二）基站天线 1、基站天线的分类 基站天线按照天线的辐射方向可以分为定向天线和全向天线（亦称无方向性天线）；根据调整方式可分为机械天线和电调天线；根据极化方式可分为双极化天线和单极化天线。 全向天线的水平方向图为一个圆；定向天线的水平方向图为一个确定的方向，辐射方向的范围用半功率角描述，角度越小，方向性越尖锐。

（二）基站天线 2、基站天线的要求 （1）天线增益高。 （2）方向性图要满足设计要求，能使基站覆盖整个服务区。 （3）为提高天线辐射效率，必须实现天馈线系统的阻抗匹配。 （4）频带宽。 （5）具有较好的机械强度。

（二）基站天线 3、基站天线的应用 应根据实际情况，选择适合本地区移动网络需要的移动天线。 一般在基站密集的高话务密度区域，应该尽量采用双极化天线和电调天线； 在边、郊等话务量不高，基站不密集地区和只要求覆盖的地区，可以使用传统的机械天线； 高话务密度区采用电调天线或双极化天线替换下来的机械天线可以安装在农村、郊区等话务密度低的地区。

（二）基站天线 4、基站天线的美化与伪装 （1）基站天线美化与伪装的方法 天线的美化与伪装是指将基站天线与美化造型的外壳结合在一起，设计出不同形态与周围环境相适应的美化天线产品，或者将天线喷涂上与环境和谐的颜色，就可以达到美化伪装的效果。

（二）基站天线

广告牌、方柱型外罩、圆柱形外罩、空调室外机外罩 （二）基站天线 （2）基站天线美化与伪装的应用 场景分类 场景描述 美化伪装方式 广场 视野开阔，绿化较好，周围建筑较少 仿生树、景观塔、灯箱型 街道 人流量大，车流量大，话务量高，要求天线高度不高 灯箱型、天线遮挡或隐蔽 风景区 绿化好，景观优美 仿生树、景观塔 商业区 楼房密集，楼房高度较高，大楼造型丰富 一体化天线、广告牌、变色龙外罩 住宅小区 低层住宅小区，楼顶结构一般为斜坡，楼房高度较低 一体化天线、特型天线 高层住宅小区，楼顶结构一般为平顶，楼房高度较高 方柱型外罩、圆柱形外罩、空调室外机外罩 工厂区 建筑物较低的工厂区 水罐型外罩、灯杆型外罩、景观塔、仿生树 建筑物较高的工厂区 广告牌、方柱型外罩、圆柱形外罩、空调室外机外罩 主干道路 铁路、高速公路、国道等，车流量大，周围环境开阔，天线高度较高 仿生树、景观塔、广告牌