天馈子系统是移动通信系统的射频前端,通常包括天线、微波无源器件、传输线和连接器(通常是射频同轴线和同轴连接器)等无源部件,其作用是一方面将来自发射机的射频信号转化为电磁波并辐射至自由空间,另一方面将空间电磁波转化为射频信号并匹配地传送至接收机。在特殊的移动通信系统中,为了增加和延伸覆盖距离,也常常在天馈子系统内加入塔顶放大器。塔顶放大器虽然属于有源电路,但从应用的考虑也可以归纳到天馈子系统进行讨论。本章包含天线、微波无源器件、塔顶放大器的基本概念和应用,在第二版中,出于篇幅考虑,删除了射频电缆及连接器一节,同时,再版过程中,TD-SCDMA试商用网络正在建设之中,TD智能天线也得到了广泛的应用,此次再版对智能天线技术作了相应的扩充。 天线的阻抗匹配对信号传输的效率至关重要。宝安极化方式天线芯片
在移动通信系统中,天线的作用就是建立各无线之间的无线传输线路。为了保证基站与业务区域内的移动站之间的通信,在该业务区域内,无线电波的能量应尽可能的均匀辐射,并且天线增益应尽可能高。由于业务区域的宽度范围已经确定,所以不能通过压扁水平面波束宽度来提高天线增益,垂直线阵天线能有效地提高天线增益。在蜂窝系统中,基站天线的增益通常在7--15dBd之间。多信道通信是提高通信容量,改善频率复用的**常用措施。这就要求具有宽频带特性及合分路功能。目前国内的GSM蜂窝系统中基站设备频带宽度为890--960MHz,其中890--915MHz用于收信,935-960MHz用于发信,天线带宽要求大于8%,带内VSWR小于。当天线既放射又接收时,就会产生无源交调,因而增加交调干扰。由于用户的急剧增加,通信信道缺乏已成为城市通信的严峻问题,因此猛烈地要求使用频率复用技术。虽然蜂窝系统具有利用频率复用技术的优势,但其有效性依靠于基站天线的辐射方向图。主波束倾斜和波束赋形技术有效地促进了频率复用。 广东相位中心天线设计天线的增益是衡量天线接收或发送信号能力的指标。
基站被广泛应用于GSM数字蜂窝通信系统、ETS无线接入系统等陆地通信领域,不同领域使用不同类型的天线,其设计标准也不同。移动通信中的基站是相对于移动台而言的。一般来说基站是固定的,但也有半固定和车载基站。所谓半固定基站是指基站位置常常变动,但并不需要在运动中通信。车载基站通无水印常用于车队的车辆调度中心,它本身需要在运动中通信。本文所涉及的*指固定的基站天线。设计基站天线要考虑的重要事项。虽然狭义的天线设计是电设计,但实际上,它包括了很多领域,而重要的是由系统设计要求得出天线硬件技术条件。为了确定硬件技术条件,就必需比较电气和机械性能以及折中处理性能和本钱。有时候性能和本钱考虑是***位的,而其次位才确定电气的机械设计。
天线预定设计的极化称为主极化,该分量形成的方向图称为主极化方向图。对于线极化来说,在与主极化垂直的方向可能会产生非预定的极化分量,比如主极化为垂直极化时,在水平极化方向也会产生不需要的极化分量,我们称为交叉极化,交叉极化分量形成的方向图称为交叉极化方向图。交叉极化也称为正交极化,在设计和应用中需要加以避免或抑制。所有的辐射参数都能够从方向图上反映出来,比如:主极化、交叉极化、方向性系数、增益、半功率波束宽度、主瓣、副瓣、零点、后瓣、前后比、交叉极化比等等。主极化方向图具有更高的方向性,占据了主要的辐射能量。交叉极化方向图占据了次要的辐射能量,在主极化的比较大辐射方向,主极化电平与交叉极化电平之差称为交叉极化比,交叉极化比指标越大,说明交叉极化信号越小,主极化的纯度越高。半功率波束宽度(03dB)指比较大辐射方向功率密度下降至一半时的角域宽度。半功率波束宽度越窄,说明辐射能量越集中,天线辐射的方向性越强,通常采用方向性系数来衡量。方向性系数(D)用于描述天线在某特定方向上能量集中的程度。定义为在总辐射功率相同的条件下,天线在某特定方向上的辐射强度与参考天线的辐射强度之比。参考天线通常选择理想点源。 天线的天线选择还需要考虑天线的成本和可靠性等因素。
天线增益是指:在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。天线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**重要的参数之一。一般来说,增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度,而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要,因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围,或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程,增加天线的增益能司时减少双向系统增益预算余量。另外,表征天线增益的参数有Bd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益,在各方向的辐射是均匀的;dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+。相同的条件下,增益越高,电波传播的距离越远。一般地,GSM定向基站的天线增益为18dBi,全向的为11dBi。 天线的天线极化可以是垂直极化、水平极化或圆极化等。北斗天线测试设备
天线的天线增益可以通过增加天线尺寸或使用反射器来提高。宝安极化方式天线芯片
天线接收信号的原理是利用电磁波的辐射和感应原理,将空中传输的电磁波信号转换为电信号,然后通过电路传递给接收机,再经过解调等处理后转换成原始信号。在接收端,天线将接收到的电磁波能量转换成交流电压信号,然后通过电缆传递到接收机中,经过放大、混频、解调等电路处理后,得到原始信号。其原理类似于一个接收机构,将空中传输的电磁波抓取、转化、放大并处理成人可以听到的声音或观察到的图像信号。不同类型的天线接收不同频率范围内的信号,例如卫星天线主要接收天上的卫星信号,电视天线主要接收电视信号。天线的设计与电磁波的工作原理密切相关,是无线通讯和广播技术中重要的元器件之一。宝安极化方式天线芯片