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天线在移动通信网络优化中的作用

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无线技术是移动通信技术基础 ， 基站天线是移动通信网络与用户手机终端空中无线联结的设备 。天线是能量置换设备 ， 是无源器件 ， 其主要作用是辐射或接收无线电波 ， 辐射时将高频电流转换为电磁波 ， 将电能转换电磁能；接收时将电磁波转换为高频电流 ， 将磁能转换为电能 。天线的性能质量直接影响移动通信网络的覆盖和服务质量；不同的地理环境 ， 不同服务要求需要选用不同类型 ， 不同规格的天线 。天线调整在移动通信网络优化工作中有很大的作用 。
一、天线的主要性能指标
表征天线性能的主要参数有方向图 ， 增益 ， 输入阻抗 ， 驻波比 ， 极化 ， 双极化天线的隔离度 ， 及三阶交调等 。
1、方向图
天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形 。以发射天线为例 ， 从不同角度方向辐射出去的功率或场强形成的图形 。一般地 ， 用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图 ， 分为水平面方向图和垂直面方向图 。平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图；垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图 。
描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度 ， 在天线辐射功率分布在主瓣最大值的两侧 ， 功率强度下降到最大值的一半（场强下降到最大值的0.707倍 ， 3dB衰耗）的两个方向的夹角 ， 表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度 。一般地 ， GSM定向基站水平面半功率波瓣宽度为65o ， 在120o的小区边沿 ， 天线辐射功率要比最大辐射方向上低9-10dB 。
2、方向性参数
不同的天线有不同的方向图 ， 为表示它们集中辐射的程度 ， 方向图的尖锐程度 ， 我们引入方向性参数 。理想的点源天线辐射没有方向性 ， 在各方向上辐射强度相等 ， 方向是个球体 。我们以理想的点源天线作为标准与实际天线进行比较 ， 在相同的辐射功率某天线产生于某点的电场强度平方E2与理想的点源天线在同一点产生的电场强度的平方E02的比值称为该点的方向性参数D=E2/E02 。
3、天线增益
增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数 ， 但两者又不尽相同 。增益是在同一输出功率条件下加以讨论的 ， 方向性系数是在同一辐射功率条件下加以讨论的 。由于天线各方向的辐射强度并不相等 ， 天线的方向性系数和增益随着观察点的不同而变化 ， 但其变化趋势是一致的 。一般地 ， 在实际应用中 ， 取最大辐射方向的方向性系数和增益作为天线的方向性系数和增益 。
另外 ， 表征天线增益的参数有dBd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 2.15 。相同的条件下 ， 增益越高 ， 电波传播的距离越远 。
4、入阻输入阻抗
输抗是指天线在工作频段的高频阻抗 ， 即馈电点的高频电压与高频电流的比值 ， 可用矢量网络测试分析仪测量 ， 其直流阻抗为0Ω 。一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω 。
5、驻波比
由于天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗不可能完全一致 ， 会产生部分的信号反射 ， 反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波 ， 其相邻的电压最大值与最小值的比即为电压驻波比VSWR 。假定天线的输入功率P1 ， 反射功率P2 ， 天线的驻波比VSWR=（ ）/（-） 。一般地说 ， 移动通信天线的电压驻波比应小于1.5 ， 但实际应用中VSWR应小于1.2 。
6、极化方式
根据天线在最大辐射（或接收）方向上电场矢量的取向 ， 天线极化方式可分为线极化 ， 圆极化和椭圆极化 。线极化又分为水平极化 ， 垂直极化和±45o极化 。发射天线和接收天线应具有相同的极化方式 ， 一般地 ， 移动通信中多采用垂直极化或±45o极化方式 。

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