1.天线的基本原理
天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。在移动网络通信中从基站天线到用户手机天线，或从用户手机天线到基站天线的无线连接，它的运行质量在整个网络运行质量中所占的位置是十分明显的。因此，网络优化也就自然与天线密切相关。
在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。同一副天线既可以辐射又可以接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。
在选择基站天线时，需要考虑其电气和机械性能。电气性能主要包括：工作频段、增益、极化方式、波瓣宽度、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、副瓣抑制、零点填充、回波损耗、功率容量、阻抗、三阶互调等。机械性能主要包括：尺寸、重量、天线输入接口、风载荷等。
基站所用天线类型按辐射方向来分主要有：全向天线、定向天线。
按极化方式来区分主要有：垂直极化天线（也叫单极化天线）、交叉极化天线（也叫双极化天线）。上述两种极化方式都为线极化方式。圆极化和椭圆极化天线一般不采用。
按外形来区分主要有：鞭状天线、平板天线、帽形天线等。
在继续论述天线相关理论之前必须首先介绍各向同性（Isotropic）天线。各向同性天线是一种理论模型，实际中并不存在，它把天线假设为一个辐射点源，能量以该点为中心以电磁场的形式向四周均匀辐射，为一球面波。
另外全向天线并不是没有方向性，它只是在水平方向为全向，但在垂直方向是有方向性的。它与各向同性天线是两个不同的概念。
半波振子是基站主用天线的基本单元，半波振子的优点是能量转换效率高。
为了便于介绍，先从天线的几个基本特性谈起。（见下图）
1.1天线的基本特性
1.1.1 天线辐射的方向图
天线辐射的电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。用辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为相位方向图。
天线方向图是空间立体图形，但是通常用两个互相垂直的主平面內的方向图来表示，称为平面方向图。一般叫作垂直方向图和水平方向图。就水平
方向图而言，有全向天线与定向天线之分。而定向天线的水平方向图的形状也有很多种，如心型、8字形等。
天线具有方向性本质上是通过振子的排列以及各振子馈电相位的变化来获得的，在原理上与光的干涉效应十分相似。因此会在某些方向上能量得到增强，而某些方向上能量被减弱，即形成一个个波瓣（或波束）和零点。能量最强的波瓣叫主瓣，上下次强的波瓣叫第一旁瓣，依次类推。对于定向天线，还存在后瓣。下图是定向天线的水平及垂直方向图。
图2 定向天线水平与垂直方向图
波束宽度也是天线的重要指标之一，它包括水平半功率角与垂直半功率角。分别定义为在水平方向或垂直方向相对于最大辐射方向功率下降一半（3dB）的两点之间的波束宽度。常用的基站天线水平半功率角有360°、210°、120°、90°、65°、60°、45°、 33°等，垂直半功率角有6.5°、13°、25°、78°等。
前后抑制比是指天线在主瓣方向与后瓣方向信号辐射强度之比，天线的后向180°±30°以内的副瓣电平与最大波束之差，用正值表示。一般天线的前后比在18～45dB之间。对于密集市区要积极采用前后比抑制大的天线。
零点填充，基站天线垂直面内采用赋形波束设计时，为了使业务区内的辐射电平更均匀，下副瓣第一零点需要填充，不能有明显的零深。高增益天线由于其垂直半功率角较窄，尤其需要采用零点填充技术来有效改善近处覆盖。通常零深相对于主波束大于-26dB即表示天线有零点填充，有的供应商采用百分比来表示，如某天线零点填充为10%，这两种表示方法的关系为： Y (dB)＝20lg(X%/100%)
如：零点填充10%，即X=10；用dB表示：Y=20lg(10%/100%)＝-20dB
上副瓣抑制，对于小区制蜂窝系统，为了提高频率复用效率，减少对邻区的同频干扰，基站天线波束赋形时应尽可能降低那些瞄准干扰区的副瓣，提高D/U值（有用和无用信号强度之比），上第一副瓣电平应小于-18dB，对于大区制基站天线无这一要求。
1.1.2 天线的增益。
天线作为一种无源器件，其增益的概念与一般功率放大器增益的概念不同。功率放大器具有能量放大作用，但天线本身并没有增加所辐射信号的能量，它只是通过天线振子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一方向。增益是天线的重要指标之一，它表示天线在某一方向能量集中的能力。表示天线增益的单位通常有两个：dBi、dBd。两者之间的关系为：dBi=dBd+2.17 dBi定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于各向同性天线能量集中的相对能力，“i”即表示各向同性——Isotropic。
dBd定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于半波振子天线能量集中的相对能力，“d”即表示偶极子——Dipole。
两种增益单位的关系见图1：
图1 dBi与dBd的关系
天线增益不但与振子单元数量有关，还与水平半功率角和垂直半功率角有关。
1.1.3 天线的驻波比
天线驻波比表示天馈线与基站
（收发信机）匹配程度的指标。 驻波比的定义：
0.1min max ≥=U U VSWR Umax ——馈线上波腹电压；
Umin ——馈线上波节电压。
驻波比的产生，是由于入射波能量传输到天线输入端B 未被全部吸收（辐射）、产生反射波，迭加而形成的。
VSWR 越大，反射越大，匹配越差。
那么，驻波比差，到底有哪些坏处？在工程上可以接受的驻波比是多少？一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的。
⑴ VSWR ＞1，说明输进天线的功率有一部分被反射回来，从而降低了天线的辐射功率；
⑵ 增大了馈线的损耗。7/8＂电缆损耗4dB/100m ，是在VSWR=1（全匹配）情况下测的；有了反射功率，就增大了能量损耗，从而降低了馈线向天线的输入功率；
⑶ 在馈线输入端A ，失配严重时，发射机T 的输出功率达不到设计额定值。但是，现代发射机输出功率允许在一定失配情况下如（VSWR ＜1.7或2.0）达到额定功率。
经过计算，驻波比对天线反射功率、所增大的馈线损耗与完
全匹配（VSWR=1）时相比，所减小的总辐射功率的关系，见下表。
从上表可以看出：
⑴VSRW=3.0时，天线反射25%的功率（1.25dB），馈线新增损耗0.9dB，与完全匹配（VSRW=1）相比，功率多损失40%(2.15dB)；
⑵VSWR=1.5时，天线反射4%的功率（0.17dB），馈线新增损耗0.19dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失8%(0.36dB)；
⑶VSWR=1.4时，天线反射2.8%的功率（0.12dB），馈线新增损耗0.09dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失4.7%(0.21dB)；
⑷VSWR=1.3时，天线反射1.7%的功率（0.07dB），馈线新增损耗0.06dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失2.9%(0.13dB)。
可见，VSWR=1.3与VSWR=1.5相比，功率损失仅减少了0.23dB，这在移动通信的衰落传播中，影响基本可以忽略。然而天线的制造成本却高得多。
不要盲目一味追求低的驻波比！
1.1.4 天线的极化
极化是描述电磁波场强矢量空间指向的一个辐射特性，当没有特别说明时，通常以电场矢量的空间指向作为电磁波的极化方向，而且是指在该天线的最大辐射方向上的电场矢量来说的。
电场矢量在空间的取向在任何时间都保持不变的电磁波叫直线极化波，有时以地面作参考，将电场矢量方向与地面平行的波叫水平极化波，与地面垂直的波叫垂直极化波。电场矢量在空间的取向有的时候并不固定，电场失量端点描绘的轨迹是圆，称圆极化波；若轨迹是椭圆，称之为椭圆极化波，椭圆极化波和圆极化波都有旋相性。
不同频段的电磁波适合采用不同的极化方式进行传播，移动通信系统通常采用垂直极化，而广播系统通常采用水平极化，椭圆极化通常用于卫星通信。
天线的极化方式有单极化天线、双极化天线两种，其本质都是线极化方式。双极化天线利用极化分集来减少移动通信系统中多径衰落的影响，提高基站接收信号质量的，通常有0°/90°、45°/-45°两种。对于CDMA频段，水平极化波的传播效果不如垂直极化，因此目前很少采用0°/90°的交叉极化天线。
1.1.5 下倾（Downtilt）
天线下倾是常用的一种增强主服务区信号电平，减小对其他小区干扰的一种重要手段。通常天线的下倾方式有机械下倾、电子下倾两种方式。机械下倾是通过调节天线支架将天线压低到相应位置来设置下倾角；而电子下倾是通过改变天线振子的相位来控制下倾角。当然在采用电子下倾角的同时可以结合机械下倾一起进行。
电子下倾天线一般倾角固定，即我们通常所说的预置下倾。最新的技术是倾角可调的电子下倾天线，为区分前面的电子下倾天线，这种天线我们通常称作电调天线。
下图为机械调节下倾角和电子调节下倾角的模拟覆盖比较效果图
1.1.6 端口隔离度
对于多端口天线，如双极化天线、双频段双极化天线，收发共用时端口之间的隔离度应大于30dB 。
1.1.7 功率容量
指平均功率容量，天线包括匹配、平衡、移相等其它耦合装置，其所承受的功率是有限的，考虑到基站天线的实际最大输入功率（单载波功率为20W ），若天线的 一个端口最多输入六个载波，则天线的输入功率为120W ，因此天线的单端口功率容量应大于200W （环境温度为65℃时）。
1.1.8 通信方程式
)()()(4log 20)()(min
i o i r i T m T m r dB L dB G dB G S dB P dB P -++-=λπ
式中：P r(dB m)表示覆盖范围内手机接收的辐射功率。
P T(dB m)表示基站辐射的功率。
S表示手机距基站的距离。
λmin表示基站工作的最短波长。
G T(dB i)表示基站天线的增益。
G r(dB i)表示手机天线的增益。
L o(dB i)表示传播中的其它损耗（含馈线损耗）
例：在自由空间中GSM网中：
基站塔高40米发射功率P T = 43dB m (20W)
基站用天线G T = 15dB i垂直波束宽度θ3dB = 18o
手机持有者高h z = 1.5米手机天线增益G r = 1.5dB i
最短波长λmin = 0.313米
如果天线下倾角为0度，计算出覆盖区内的功率分布为：
当S=2000米时，手机天线与主波束的夹角θ’ = arctg(40/2000) = 1.1o，可认为手机天线处于主波束宽度内，可算出：手机天线处照射
的功率为：
Pr = -38.5dBm – Lo
理想条件下L o≈0，则手机信号P r (dB m)＞-70 dB m，即信号很好。
当S = S’时，手机天线与主波束夹角θ’正处于天线波束零点，此时手机天线处照射功率为0。同样当手机处于S = S’’时，也收不到信号，这就是所谓塔下“黑”现象。
2. 基站天线的主要类型
移动通信天线的技术发展很快，最初中国主要使用普通的定向和全向型移动天线，后来普遍使用机械天线，现在一些省市的移动网已经开始使用电调天线和双极化移动天线。由于目前移动通信系统中使用的各种天线的使用频率，增益和前后比等指标差别不大，都符合网络指标要求，我们将重点从移动天线下倾角度改变对天线方向图及无线网络的影响方面，对上述几种天线进行分析比较。
2.1 全向天线
全向天线在水平方向功率均匀地辐射，在垂直方向能量集中。可以将半波振子按照直线排列，振子单元数量每增加一倍，增益增加
3dB，通常9dBd的全向天线，高度为3
米。
在施工上，发射天线和接收天线安
装的方向是相反的，通常发射天线朝下
安装。
2.2 定向天线
定向天线在垂直和水平方向上都具有方向性，其一般是由直线天线阵加上反射板构成，也可以直接采用方向天线（八木天线），其增益在9～20dBd左右。高增益的天线，其方向图将会非常狭窄。
2.3 智能天线
智能天线利用数字信号处理技术，采用了先进的波束切换技术（switched beam technology）和自适应空间数字处理技术（adaptive spatial digital processing technology），产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号
到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户
信号并删除或抑制干扰信号的目的。传统无线基站的最大弱点是浪费无线电
信号能量，在一般情况下，只有极小一部分信号能量到达收信方。此外，当
基站收听信号时，它接收的不仅是有用信号而且还收到其它信号的干扰噪声。智能天线则不然，它能够更有效地收听特定用户的信号和更有效地将信号能
量传递给该用户。不同于传统的时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）或码分
多址（CDMA）方式，智能天线引入了第四维多址方式：空分多址（SDMA）方式。在相同时隙、相同频率或相同地址码情况下，用户仍可以根据信号不同
的空间传播路径而区分。智能天线相当于空时滤波器，在多个指向不同用户
的并行天线波束控制下，可以显著降低用户信号彼此间干扰。具体而言，智
能天线将在以下方面提高未来移动通信系统性能：
(1) 扩大系统的覆盖区域；
(2) 提高系统容量；
(3) 提高频谱利用效率；
(4) 降低基站发射功率，节省系统成本，减少信号间干扰与电磁环境污染。
智能天线分为两大类：多波束智能天线与自适应阵列智能天线，简称多
波束天线和自适应阵天线。
多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区，每个波束的指向是固定的，波束宽度也随阵元数目的确定而确定。随着用户在小区中的移动，基站
选择不同的相应波束，使接受信号最强。因为用户信号并不一定在固定波束
的中心处，当用户位于波束边缘，干扰信号位于波束中央时，接收效果最差，所以多波束天线不能实现信号最佳接收，一般只用作接收天线。但是与自适
应阵天线相比，多波束天线具有结构简单、无需判定用户信号到达方向的优点。
自适应阵天线一般采用4～16天线阵元结构，阵元间距1/2波长，若阵
元间距过大，则接收信号彼此相关程度降低，太小则会在方向图形成不必要
的栅瓣，故一般取半波长。阵元分布方式有直线型、圆环型和平面型。自适
应天线是智能天线的主要类型，可以实现全向天线，完成用户信号接收和发送。自适应阵天线系统采用数字信号处理技术识别用户信号到达方向，并在
此方向形成天线主波束。自适应阵天线根据用户信号的不同空间传播方向提
供不同的空间信道，等同于信号有线传输的线缆，有效克服了干扰对系统的
影响。
目前，国际上已经将智能天线技术作为一个三代以后移动通信技术发展的主要方向之一，一个具有良好应用前景且尚未得到充分开发的新技术，是第三代移动通信系统中不可缺的关键技术之一。
2.4 机械天线
所谓机械天线，即指使用机械调整下倾角度的移动天线。
机械天线与地面垂直安装好以后，如果因网络优化的要求，需要调整天线背面支架的位置改变天线的倾角来实现。在调整过程中，虽然天线主瓣方向的覆盖距离明显变化，但天线垂直分量和水平分量的幅值不变，所以天线方向图容易变形。
实践证明：机械天线的最佳下倾角度为1°－5°；当下倾角度在5°－10°变化时，其天线方向图稍有变形但变化不大；当下倾角度在10°-15°变化时，其天线方向图变化较大；当机械天线下倾15°后，天线方向图形状改变很大，从没有下倾时的鸭梨形变为纺锤形，这时虽然主瓣方向覆盖距离明显缩短，但是整个天线方向图不是都在本基站扇区内，在相邻基站扇区内也会收到该基站的信号，从而造成严重的系统内干扰。
另外，在日常维护中，如果要调整机械天线下倾角度，整个系统要关机，不能在调整天线倾角的同时进行监测；机械天线调整天线下倾角度非常麻烦，一般需要维护人员爬到天线安放处进行调整；机械天线的下倾角度是通过计算机模拟分析软件计算的理论值，同实际最佳下倾角度有一定的偏差；机械天线调整倾角的步进度数为1°，三阶互调指标为-120dBc。
2.5 电调天线
所谓电调天线，即指使用电子调整下倾角度的移动天线。
电子下倾的原理是通过改变共线阵天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向性图下倾。由于天线各方向的场强强度同时增大和减小，保证在改变倾角后天线方向图变化不大，使主瓣方向覆盖距离缩短，同时又使整个方向性图在服务小区扇区内减小覆盖面积但又不产生干扰。实践证明，电调天线下倾角度在1°-5°变化时，其天线方向图与机械天线的大致相同；当下倾角度在5°-10°变化时，其天线方向图较机械天线的稍有改善；当下倾角度在10°-15°变化时，其天线方向图较机械天线的变化较大；当机械天线下倾15°后，其天线方向图较机械天线的明显不同，这时天线方向图形状改变不大，主瓣方向覆盖距离明显缩短，整个天线方向图都在本基站扇区内，增加下倾角度，可以使扇区覆盖面积缩小，但不产生干扰，这样的方向图是我们需要的，因此采用电调天线能够降低呼损，减小干扰。
另外，电调天线允许系统在不停机的情况下对垂直方向性图下倾角进行调整，实时监测调整的效果，调整倾角的步进精度也较高（为0.1°），因此可以对网络实现精细调整；电调天线的三阶互调指标为-150dBc，较机械天线相差30dBc，有利于消除邻频干扰和杂散干扰。
2.6 双极化天线
双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量；如果使用双极化天线，每个扇形只需要1根天线；同时由于在双极化天线中，±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度的要求（≥30dB），因此双极化天线之间的空间间隔仅需20-30cm；另外，双极化天线具有电调天线的优点，在移动通信网中使用双极化天线同电调天线一样，可以降低呼损，减小干扰，提高全网的服务质量。如果使用双极化天线，由于双极化天线对架设安装要求不高，不需要征地建塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可，从而节省基建投资，同时使基站布局更加合理，基站站址的选定更加容易。
对于天线的选择，我们应根据自己移动网的覆盖，话务量，干扰和网络服务质量等实际情况，选择适合本地区移动网络需要的移动天线：
--- 在基站密集的高话务地区，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。
我国目前的移动通信网在高话务密度区的呼损较高，干扰较大，其中一个重要原因是机械天线下倾角度过大，天线下倾角度过大，天线方向图严重变形。要解决高话务区的容量不足，必须缩短站距，加大天线下倾角度，但是使用机械天线，下倾角度大于5°时，天线方向图就开始变形，超过10°时，天线方向图严重变形，因此采用机械天线，很难解决用户高密度区呼损高、干扰大的问题。因此建议在高话务密度区采用电调天线或双极化天线替换机械天线，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。
3 不同应用环境下的天线选型
在移动通信网络中，天线的选择是一个很重要的部分，应根据网络的覆盖要求、话务量、干扰和网络服务质量等实际情况来选择天线。天线选择得当，可以改善覆盖效果，减少干扰，改善服务质量。根据地形或话务量的分布可以把天线使用的环境分为8 种类型：市区（高楼多，话务大）、郊区（楼房较矮，开阔）、农村（话务少）、公路（带状覆盖）、山区（或丘陵，用户稀疏）、近海（覆盖极远，用户少）、隧道、大楼室内。
3.1 市区基站天线选择
应用环境特点：基站分布较密，要求单基站覆盖范围小，希望尽量减少越区覆盖的现象，减少基站之间的干扰，提高频率复用率。
天线选用原则
(1) 极化方式选择：由于市区基站站址选择困难，天线安装空间受限，建议选用双极化天线。
(2) 方向图的选择：在市区主要考虑提高频率复用度，因此一般选用定向天线。
(3) 半功率波束宽度的选择：为了能更好地控制小区的覆盖范围来抑制干扰，市区天线水平半功率波束宽度选60～65°。在天线增益及水平半功率角度选定后，垂直半功率角也就定了。
(4) 天线增益的选择：由于市区基站一般不要求大范围的覆盖距离，因此建议选用中等增益的天线。同时天线的体积和重量可以变小，有利于安装和降低成本。根据目前天线型号，建议市区天线增益视基站疏密程度及城区建筑物结构等选用15～18dBi增益的天线。若市区内用作补盲的微蜂窝天线增益可选择更低的天线如10～12dBi的天线。
(5) 预置下倾角及零点填充的选择：市区天线一般都要设置一定的下倾角，因此为增大以后的下倾角调整范围，可以选择具有固定电下倾角的天线
（建议选3 °～6°）或电调天线。由于市区基站覆盖距离较小，零点填充特性可以不作要求。
(6) 下倾方式选择：由于市区的天线倾角调整相对频繁，且有的天线需要设置较大的倾角，而机械下倾不利于干扰控制，所以在可能的情况下建议选用预置下倾天线。条件成熟时可以选择电调天线。
(7) 下倾角调整范围选择：要求天线支架的机械调节范围在0～15°。
推荐：半功率波束宽度65°/中等增益/带固定电下倾角或可调电下倾 + 机械下倾的双极化天线。
3.2 农村基站天线选择
应用环境特点：基站分布稀疏，话务量较小，覆盖要求广。有的地方周围只有一个基站，覆盖成为最为关注的对象，这时应结合基站周围需覆盖的区域来考虑天线的选型。一般情况下是希望在需要覆盖的地方能通过天线选型来得到更好的覆盖。
天线选用原则
(1) 极化方式选择：从发射信号的角度，在较为空旷地方采用垂直极化天线比采用其他极化天线效果更好。从接收的角度，在空旷的地方由于信号的反射较少，信号的极化方向改变不大，采用双极化天线进行极化分集接收时，分集增益不如空间分集。所以建议在农村建议选用垂直单极化天线。
(2) 方向图选择：如果要求基站覆盖周围的区域，且没有明显的方向性，基站周围话务分布比较分散，此时建议采用全向基站覆盖。需要特别指出的是：这里的广覆盖并不是指覆盖距离远，而是指覆盖的面积大而且没有明显的方向性。同时需要注意的是：全向基站由于增益小，覆盖距离不如定向基站远。同时全向天线在安装时要注意塔体对覆盖的影响，并且天线一定要与地平面保持垂直。如果运营商对基站的覆盖距离有更远的覆盖要求，则需要用定向天线来实现。一般情况下，应当采用水平面半波束宽度为90 °、120 °的定向天线；在某些基站周围需要覆盖的区域呈现很明显的形状，可选择地形匹配波束天线进行覆盖。
(3) 天线增益的选择：视覆盖要求选择天线增益，建议在农村地区选择
较高增益（16~18dBi）的定向天线或11dBi的全向天线。
(4) 预置下倾角及零点填充的选择：由于预置下倾角会影响到基站的覆盖能力，所以在农村这种以覆盖为主的地方建议选用不带预置下倾角的天线。但天线挂高在50米以上且近端有覆盖要求时，可以优先选用零点填充（大于15%）的天线来避免塔下黑问题。
(5) 下倾方式的选择：在农村地区对天线的下倾调整不多，其下倾角的调整范围及特性要求不高，建议只采用机械下倾方式。
(6) 对于定向站型推荐选择：半功率波束宽度90°/中、高增益/单极化空间分集，或90°双极化天线，主要采用机械下倾角/零点填充大于15% 。
(7) 对于全向站型推荐：零点填充的天线；若覆盖距离不要求很远且天线很高，可以采用电下倾（3°或5°）。天线相对主要覆盖区挂高不大于50m 时，可以使用普通天线。
另外，对全向站还可以考虑双发天线配置以减小塔体对覆盖的影响。此时需要通过功分器把发射信号分配到两个天线上。
3.3 郊区基站天线选择
应用环境特点：郊区的应用环境介于城区环境与农村环境之间，有的地方可能更接近城区，基站数量不少，频率复用较为紧密，这时覆盖与干扰控制在天线选型时都要考虑。而有的地方可能更接近农村地方，覆盖成为重要因素。因此在天线选型方面可以视实际情况参考城区及农村的天线选型原则。
在郊区，情况差别比较大。可以根据需要的覆盖面积来估计大概需要的天线类型。
天线选用原则
(1) 根据情况选择水平面半功率波束宽度为65 °的天线或选择半功率波束宽度为90 °的天线。当周围的基站比较少时，应该优先采用水平面半功率波束宽度为90 °的天线。若周围基站分布很密，则其天线选择原则参考城区基站的天线选择。若周围基站较很少，且将来扩容潜力不大，则可参考农村的天线选择原则。
(2) 考虑到将来的平滑升级，所以一般不建议采用全向站型。
RFID方案选型须循三大原则 作者：谭浩 2004-12-24 射频识别技术（RFID）可以说是近几年来在计算机领域出现的少有的若干革命性技术之一，它的应用包罗万象，被认为是近几年全球最热门的明星产业之一，有关专家预计2010年全球RFID市场将达到3000亿美元。通过射频信号用户可以自动识别目标对象，无需可见光源；它具有穿透性，可以透过外部材料直接读取数据，保护外部包装，节省开箱时间；而且利用这项技术能够同时处理多个射频标签，适用于批量识别场合；并且可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位，提供位置信息。因此，RFID技术在供应链管理上具有许多先天优势，成为许多供应链管理解决方案当中的一大亮点，那么RFID在供应链管理中具体是怎么应用的，用户选型应该注意些什么呢？ RFID为什么在这么短的时间内成为人们关注的“焦点”和追逐的“明星”呢？它究竟有什么样的魔法，能在供应链管理领域如此“兴风作浪”？ RFID为何成为“香饽饽”？ 去年年初，全球的零售业巨头沃尔玛要求其供货商在2005年年初，为所有的商品提供RFID标签。那么什么是RFID，为什么会得到沃尔玛的青睐呢？ 随着计算机技术的迅速发展，电子信息技术越来越快地普及到各行各业的应用中去，物流行业也不例外。传统的物流信息采集工作方式是通过工作人员将票物进行核对，然后将票上的数据输入到计算机中。这一过程费时费力，并且可能由于各种人为过失造成各种各样错误数据的存在，影响所采集信息的可靠性。而自动识别输入技术，使得物资编码和物资信息自动化传输得到了长足的发展。自动识别技术利用计算机进行自动识别，增加了输入的灵活性与准确性，使人们摆脱繁杂的统计识别工作，并且大大提高了物流信息采集的工作效率。 RFID技术是近年来兴起的一项新兴的自动识别技术。RFID利用射频方式进行非接触双向通信，从而实现对物体的识别，并将采集到的相关信息数据通过无线技术远程进行传输。相较目前广泛采用的条型码技
第二讲天线的分类与选择 移动通信天线的技术发展很快，最初中国主要使用普通的定向和全向型移动天线，后来普遍使用机械天线，现在一些省市的移动网已经开始使用电调天线和双极化移动天线。由于目前移动通信系统中使用的各种天线的使用频率，增益和前后比等指标差别不大，都符合网络指标要求，我们将重点从移动天线下倾角度改变对天线方向图及无线网络的影响方面，对上述几种天线进行分析比较。 2.1 全向天线 全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型，覆盖范围大。 2.2 定向天线 定向天线，在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。 根据组网的要求建立不同类型的基站，而不同类型的基站可根据需要选择不同类型的天线。选择的依据就是上述技术参数。比如全向站就是采用了各个水平方向增益基本相同的全向型天线，而定向站就是采用了水平方向增益有明显变化的定向型天线。一般在市区选择水平波束宽度B为65°的天线，在郊区可选择水平波束宽度B为65°、90°或120°的天线（按照站型配置和当地地理环境而定），而在乡村选择能够实现大范围覆盖的全向天线则是最为经济的。 2.3 机械天线 所谓机械天线，即指使用机械调整下倾角度的移动天线。 机械天线与地面垂直安装好以后，如果因网络优化的要求，需要调整天线背面支架的位置改变天线的倾角来实现。在调整过程中，虽然天线主瓣方向的覆盖距离明显变化，但天线垂直分量和水平分量的幅值不变，所以天线方向图容易变形。 实践证明：机械天线的最佳下倾角度为1°－5°；当下倾角度在5°－10°变化时，其天线方向图稍有变形但变化不大；当下倾角度在10°-15°变化时，其天线方向图变化较大；当机械天线下倾15°后，天线方向图形状改变很大，从没有下倾时的鸭梨形变为纺锤形，这时虽然主瓣方向覆盖距离明显缩短，但是整个天线方向图不是都在本基站扇区内，在相邻基站扇区内也会收到该基站的信号，从而造成严重的系统内干扰。 另外，在日常维护中，如果要调整机械天线下倾角度，整个系统要关机，不能在调整天线倾角的同时进行监测；机械天线调整天线下倾角度非常麻烦，一般需要维护人员爬到天线安放处进行调整；机械天线的下倾角度是通过计算机模拟分析软件计算的理论值，同实际最佳下倾角度有一定的偏差；机械天线调整倾角的步进度数为1°，三阶互调指标为-120dBc。
基站天线选型 一.天线概念 在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。同一副天线既可以辐射又可以接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。 在选择基站天线时，需要考虑其电气和机械性能。电气性能主要包括：工作频段、增益、极化方式、波瓣宽度、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、副瓣抑制、零点填充、回波损耗、功率容量、阻抗、三阶互调等。机械性能主要包括：尺寸、重量、天线输入接口、风载荷等。 基站所用天线类型按辐射方向来分主要有：全向天线、定向天线。 按极化方式来区分主要有：垂直极化天线（也叫单极化天线）、交叉极化天线（也叫双极化天线）。上述两种极化方式都为线极化方式。圆极化和椭圆极化天线一般不采用。 按外形来区分主要有：鞭状天线、平板天线、帽形天线等。 在继续论述天线相关理论之前必须首先介绍各向同性（Isotropic）天线。各向同性天线是一种理论模型，实际中并不存在，它把天线假设为一个辐射点源，能量以该点为中心以电磁场的形式向四周均匀辐射，为一球面波。 另外全向天线并不是没有方向性，它只是在水平方向为全向，但在垂直方向是有方向性的。它与各向同性天线是两个不同的概念。 半波振子是基站主用天线的基本单元，半波振子的优点是能量转换效率高。1.天线增益 天线作为一种无源器件，其增益的概念与一般功率放大器增益的概念不同。功率放大器具有能量放大作用，但天线本身并没有增加所辐射信号的能量，它只是通过天线振子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一方向。增益是天线的重要指
标之一，它表示天线在某一方向能量集中的能力。表示天线增益的单位通常有两个：dBi、dBd。两者之间的关系为：dBi=dBd+2.17 dBi定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于各向同性天线能量集中的相对能力，“i”即表示各向同性——Isotropic。 dBd定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于半波振子天线能量集中的相对能力，“d”即表示偶极子——Dipole。 两种增益单位的关系见图1： 图1 dBi与dBd的关系 天线增益不但与振子单元数量有关，还与水平半功率角和垂直半功率角有关。 2.天线方向图 天线辐射的电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。用辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为相位方向图。 天线方向图是空间立体图形，但是通常用两个互相垂直的主平面內的方向图来表示，称为平面方向图。一般叫作垂直方向图和水平方向图。就水平方向图而言，有全向天线与定向天线之分。而定向天线的水平方向图的形状也有很多种，如心型、8字形等。 天线具有方向性本质上是通过振子的排列以及各振子馈电相位的变化来获得的，在原理上与光的干涉效应十分相似。因此会在某些方向上能量得到增强，而某
电源招聘专家 增益天线种类详解 着无线产品价格的逐渐走低，许多人都在企业或家里构筑了无线网络，大大方便了日常应用。不过，家里面积大了，企业间的距离远了，无线网络不稳定、数据传输受阻等技术开始出现。怎样才能解决这些棘手的技术呢? 更换网络设备花销过大，不符合经济节约的消费理念，而更换、加装增益天线却是极为经济切增强无线网络传输能力、稳定性的方法。 了解增益天线 作为增益天线的基本属性，增益是指定方向上的最大辐射强度和天线最大辐射强度的比值，即天线功率放大倍数。在一般情况下，增益的强弱将干扰到天线辐射或接收无线信号的能力。也就是说，在同等条件下，增益越高，无线信号传播距离就越远。增益的单位为dBi，室内天线大多为4dBi～5dBi，室外天线大多为8.5dBi～14dBi。 通常情况下，由于增益的大小和无线带宽成反比，即增益越大，其带宽就越窄;增益越小，带宽则较大。因此，较大增益的天线主要在远距离传输，而小增益天线则更适合于无线信号大覆盖范围的应用环境。 目前在无线网络应用中，天线分为点对点应用、点对多点应用两种，用户可根据不同的应用范围选购不同类型的无线天线，使无线信号能够顺利地被各个无线设备接收和发送。 天线种类扫描 在上文中，我们说明了增益天线的定义和作用。其实，增益天线仅是一个统称而已，我们可以笼统地将它看做是无线天线。在这个天线家族中，还有许多不为人所知的新面孔。在此，我们让大家“见识”一下它们的实力。 1.种类全接触 无线天线可分为全向天线、定向天线、扇形天线、平板天线等类型。 其中全向天线适在各无线接点距离较近、需要覆盖较多数量无线设备及客户端的场合，但这些设备的增益大多较小，信号传递距离较短。 定向天线包括八木定向天线、角型定向天线、抛物面定向天线等品种，适在各无线接点位置距离很远，并且无线接入点集中、数量较少且位置固定的环境。这种天线具有信号传递距离长、能量汇聚能力强的特点。 扇形天线可以多角度的覆盖，如果无线接入点集中在该天线的覆盖范围内，可考虑选购此类天线，它具有能量定向和汇聚功能。 平板天线的角度范围可分为30度和15度，比扇形天线的信号覆盖范围小，但它的能量汇聚能力更强，可用在无线接入点相对较远、更为集中的环境。 2.主流天线详解 在诸多不同类型的天线中，使用全向天线和定向天线的企业和个人非常多，它们也是笔者要重点推荐大家使用的天线。 ●全向天线 所谓全向天线，是指在水平面上辐射和接收无最大方向的天线。由于辐射和接收无方向性，所以此类天线安装起来比较方便，不需要考虑传输点的天线安装角度技术。 不过全向天线没有最大方向，它的天线增益相对较低，这就导致无线信号的传输距离较短。因此，这类天线一般比较适合在传输距离规则不太高的点对多点通信环境使用。例如，在对等网络和无线漫游网络的中心无线AP上使用此类天线，通过中心无线AP，可以均匀地将
短波无线电通信天线选型 短波通信是指波长１００－１０米（频率为３－３０ＭＨｚ）的电磁波进行的无线电通信。短波通信传输信道具有变参特性，电离层易受环境影响，处于不断变化当中，因此，其通信质量，不如其它通信方式如卫星、微波、光纤好。短波通信系统的效果好坏，主要取决于所使用电台性能的好坏和天线的带宽、增益、驻波比、方向性等因素。近年来短波电台随着新技术提高发展很快，实现了数字化、固态化、小型化，但天线技术的发展却较为滞后。由于短波比超短波、卫星、微波的波长长，所以，短波天线体积较大。在短波通信中，选用一个性能良好的天线对于改善通信效果极为重要。下面简单介绍短波天线如何选型和几种常用的天线性能。 一、衡量天线性能因素: 天线是无线通信系统最基本部件，决定了通信系统的特性。不同的天线有不同的辐射类型、极性、增益以及阻抗。 １．辐射类型：决定了辐射能量的分配，是天线所有特性中最重要的因素，它包括全向型和方向型。 2．极性：极性定义了天线最大辐射方向电气矢量的方向。垂直或单极性天线（鞭天线）具有垂直极性，水平天线具有水平极性。 ３．增益：天线的增益是天线的基本属性，可以衡量天线的优劣。增益是指定方向上的最大辐射强度与天线最大辐射强度的比值，通常使用半波双极天线作为参考天线，其它类型天线最大方向上的辐射强度可以与参考天线进行比较，得出天线增益。一般高增益天线的带宽较窄。 ４．阻抗和驻波比（ＶＳＷＲ）：天线系统的输入阻抗直接影响天线发射效率。当驻波比（ＶＳＷＲ）１：１时没有反射波，电压反射比为１。当ＶＳＷＲ大于１时，反射功率也随之增加。发射天线给出的驻波比值是最大允许值。例如：ＶＳＷＲ为２：１时意味着，反射功率消耗总发射功率的１１％，信号损失０．５ｄＢ。ＶＳＷＲ为１．５：１时，损失４％功率，信号降低０．１８ｄＢ。 二、几种常用的短波天线 １．八木天线（ＹａｇｉＡｎｔｅｎｎａ）八木天线在短波通信中通常用于大于６ＭＨｚ以上频段，八木天线在理想情况下增益可达到１９ｄＢ，八木天线应用于窄带和高增益短波通信，可架设安装在铁塔上具有很强的方向性。在一个铁塔上可同时架设几个八木天线，八木天线的主要优点是价格便宜。 ２．对数周期天线（ＬｏｇＰｅｒｉｏｄｉｃＡｎｔｅｎｎａ）对数周期天线价格昂贵，但可以使用在多种频率和仰角上。对数周期天线适合于中、短波通信，利用天波信号，效率高，接近于发射期望值。与其它高增益天线相比，对数周期天线方向性更强，对无用方向信号的衰减更大。 ３．长线天线（Ｌｏｎｇ－ＷｉｒｅＡｎｔｅｎｎａｓ）长线天线优点是结构简单，价格低，增益适中。与八木天线和对极周期天线比，长线天线长度方向性和增益低。但其优势在于，由于其增益与线长度有关，用户可以找到最佳接收线的长度和角度。通过比较信号波长，计算出线的长度，非常适合于远距离通信。当线长４倍波长在仰角为２５度时与双极天线比增益高３ｄＢ，当线长８倍于波长时，增益高６ｄＢ，仰角下降到１８度，图１为长线天线增益示图。
Options and Selection Criteria for 2.4 GHz Antennas 2.4 GHz is a sweet spot for modern-day RF design can be demonstrated by mentioning a few well-known names: Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi and WLAN. One can also toss cellular applications into the mix. Clearly, this unlicensed band allows a variety of handheld, mobile, and fixed base station designs that communicate either point-to-point, or are routed through a cellular or mesh network. Popularity, however, brings technical issues. Even with channel s egmentation, one standard’s signal can step on another and clog up throughput. Fortunately, frequency allocations, algorithms, time-slicing, and back-off timers, among other techniques, help let everyone share the band and play nicely together. Even so, achieving optimum performance and meeting reliability goals calls for superior antenna design and close attention to the associated components that keep everything resonant. What is more, whether balanced or single ended, the transmit gain and receive sensitivity depend on the physical nature of the antenna and its radiation pattern. This article takes a look at 2.4 GHz antennas and the coupling networks that make them work. It examines commercially available single-chip antennas that are designed to work in the 2.4 GHz ISM band. It discusses antenna types, RF distribution patterns, and range and design issues associated with using a single-chip antenna, as opposed to a connector- mounted external antenna or PCB antenna. All parts, datasheets, development kits and training modules referenced here are available on Digi-Key’s website. The signal path Key in making your antenna perform as desired is the signal path to the antenna. While most RF chips have good output stages, matching, filtering, and splitting still may be needed, especially if a single antenna is used for more than one communications standard. As such, the typical RF output stages must still connect to either a single ended, balanced, or diplexed matching network (Figure 1).
天线的基础知识(2009-05-17 22:14:38) 1 天线工作原理及作用是什么？ 天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电滋波转换为高频电流。 2 天线有多少种类？ 天线品种繁多，主要有下列几种分类方式： 按用途可分为基地台天线（base station antenna）和移动台天线（mobile portable antennas），还有就是手持对讲机用的天线（handhold transceiver antennas)。基地电台俗称棒子天线；车载天线俗称苗子；手台天线由于绝大部分是橡胶外皮的因此俗称橡胶天线或橡胶棒儿。 按工作频段可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波。 按其方向可划分为全向和定向天线。 3 如何选择天线？ 天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在选择天线时必须首先注重其性能。具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。因此，用户在选择天线时最好向厂家联系咨询或在往上对比分析其技术指标。 4 什么是天线的增益？ 增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远，一般基地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。 5 什么是电压驻波比？ 天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波，其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比，它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比小于1.5，在工作频点的电压驻波比小于1.2，电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通
汽车天线 汽车天线又叫车载天线，一般汽车上的天线用于车上的收音机和电台，可分汽车内置天线和外置天线。但根据不同用途的汽车也有安装其他的天线。如公交车有DVB-T天线，车载TV天线。物流及出租车还装有GSM天线、GPS卫星天线。收音机和电台天线主要就是AM/FM天线、软PCB数字天线、AM/FM/TV天线等。根据不同的功能和用途，所用的天线的频率也不同。 目录 名词释义： 又叫车载天线，是指设计安装在车辆上的移动通讯天线。最常见就是吸盘天线。由于吸盘天线安装摆放容易，所以在一些简易设台场合常常用吸盘天线代替基地天线。 结构分类： 车载天线结构上有缩短型、四分之一波长、中部加感型、八分之五波长、双二分之一波长等形式的天线，理论上它们的效率依次增加，同样工作频段的天线的长度也依次增加。 缩短型： 由于车辆本身有限高，加上过长的天线在车辆高速行进时形成的风阻，过桥洞、进入地下车库都是问题，所以车载天线并不是越长越好，一般要求轿车天线不超过70厘米，面包车类要求天线更短。缩短型天线体积小巧，虽然增益不高，但适合使用于需要隐蔽天线的场合。 八分之五波长和中部加感型
一般的警用车辆建议安装高增天线，尤其是在活动区域范围比较大的车辆，350MHZ高增益天线多分为八分之五波长加感的形式，在距天线顶部二分之一波长距离处有一个加感线圈。400MHZ频段双二分之一波长天线具有较高的增益，它的外观特征是天线的振子上有两个加感线圈。八分之五波长和中部加感型也有较高的增益，且价格比较便宜，因此得到广泛的使用。在作为临时固定台天线使用的场合可以考虑选用增益高的吸盘天线，天线的长度不必有过多限制。由于吸盘天线是根据汽车使用环境而设计所以在作为固定使用时在其下吸一块半径大于1米的金属板（如铁皮）会有更好的使用效果。由于进口原装的车载天线价格非常昂贵且优势不突出，所以一般都选用国产车载天线。在天线选型阶段主要参考天线的外型和增益。建议选用大厂家的名牌产品，他们提供的参数真实性比较高，制造工艺也有保证。如果是批量采购完全可以到专业天线制造厂家按使用频段定制，以取得最佳的使用效果。 汽车天线(8张) 频率分类： GSM天线 1. 工作频率：900MHZ/1800MHZ 900MHZ增益:3dBi 1800MHZ 增益:3dBi 2. VSWR：GSM〈1.8 DCS 〈1.8 3.线长：RG174线，3米/5米 4.安装方式：磁铁吸附 5.适用接头：SMA/SMB/GT5/BNC/MCX/MMCX 6.工作温度:-20℃～+85℃ 7.贮藏温度:-40℃～+90℃ TV天线 1.电源电压DC 10.5∽16.5V 2.电源60∽100MA 3.工作频率48∽860MHZ 4.增益15±3DB 5.噪声系数≤7DB 6.输出阻抗 75Ω 7.输出驻波≤3 8.环境温度 -20℃∽+70℃
基站天线的选型原则 一、生产厂家的选择 二、关于三阶互调指标5基站天线的选型原则（建议） 三、基站天线选型原则建议 一、生产厂家的选择 首先要考察厂家的生产能力、研发队伍、仪器设备、检测手段、售后服务、质量保证体系。对具体的基站天线产品还应考察下列各项： 1、为提高网络性能和降低成本，在城区使用的基站天线应具有极化分集代替空间分集的能力。 2、对天线罩因雨雪、裹冰造成的表面分布电容影响，应有一定的防范能力。 3、为保证天线的最大增益，天线应当采用低耗馈电网络技术。 4、全向天线高增益天线在确保电性能前提下，天线尺寸应尽量短。 5、为确保产品的一致性及坚固性。生产厂家应有模具化生产能力。 6、生产厂家应对天线的驻波比及三阶互调指标100%检测，对抽检（例10%）产品应进行包括增益和方向图在内的全指标测试。 7、要有完善的密封工艺并采用优质密封胶，确保天线的防水性和寿命。 8、定型产品要按信息产业部的标准进行环境试验：高温、低温、振动、冲击、运输。 9、具有采用机械下倾、电下倾、电调下倾三种调整方式相结合，解决大机械倾角下波形畸变的能力。 10、在考虑产品的适用性后，还要考察所需基站天线的性能价格比和厂家的供货期。
二、关于三阶互调指标5基站天线的选型原则（建议） 互调的定义 ?互调是指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪音信号。 ?互调产生的本来并不存在“错误”信号，此信号会被系统误认为是真实的信号。 ?互调可由有源元件（无线电设备、二极管）或无源元件（电缆、接头、天线、滤波器）引起。 具有两个载波信号的互调失真频率实例 频率A及B上的载波，产生如下互调信号： 1阶：A，B 2阶：（A+B），（A-B） 3阶：（2A±B），（2B ±A） 4阶：（3A±B），（3B ±A），（2A±2B） 5阶：（4A±B），（4B ±A），（3A±2B），（3B ±2A） 互调失真如何影响系统的性能？ ?较高功率的发射信号通常会混合产生互调信号，最后进入接收波段。 ?而基站天线接收的信号通常功率较低。 ?如果互调信号与实际的接收信号具有相近或较高的功率，系统会误把互调信号视为真实信号。 GSM系统实例： 三阶互调失真信号（A=935MHz，B=960MHz) 2A-B=1870-960=910MHz 2B-A=1920-935=985MHz A及B代表GSM发射频率2A-B进入GSM接收波段，带来问题。 五阶互调失真信号（A=935MHz，B=954MHz在中国移动GSM的下行频段内）3A-2B=2805-1908=897MHz（在中国移动GSM上行频段内） 互调失真如何影响系统的性能？ ?在系统将互调信号视为真实的接收信号的情况下，将带来如下问题：
天线的分类及应用 只要使用到无线电波，就有可能需要用到天线以协助电波的发射与接收；天线依工作频段，由低到高可区分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波，应用层面遍及国防、民生工业，依据不同波长、天线大小长短因此有很大差异，例如使用100MHz 左右的天线，与使用2.4GHz 频段的WLAN。若按其方向可大略区分为全向性（Omni-directional）天线和指向性（directional）天线。 全向性天线的名称说明了电磁场的辐射能量在每个方位都会一致，目前最普遍的全向性天线当属偶极（DIPole）天线，绝大部分的基地台（ACCess Point），都是内建偶极天线，其水平辐射范围是360度的波束，由于水平每个方向的能量都均等，由天线上方往下看形成类似甜甜圈的波束形状，若压缩其垂直辐射范围，传输距离将随着波束的集中而延伸，波束形状则会趋近于薄饼。下图是由天线上方与侧面描绘波束的图形，如果偶极天线的增益越大，表示波束垂直的半功率波束宽度（HPBW）越小，能传输的距离也越大。因为全向性天线可以涵盖所有水平方向，因此通常安装于开阔、开放环境的中央位置；若是应用于户外，全向式天线必须安装在大楼顶端或高处，并且位于讯号涵盖区的中央位置，以便与其他指向性天线装置通讯，构成单点对多点（Point-to-Multipoint）的星状拓朴。 指向性天线只能用于一定的方位，但相对地传输距离会比较远，指向性天线有各种不同的款式与形状，例如：Patch 天线、Panel 天线和八木（Yagi）天线，经常用于无线区域网路中短距离的桥接（Bridge）；举例来说跨马路的两栋大楼，或者空间宽广的厂房、仓库都是理想的应用环境。 此外还有专门用于长距离通讯的高方向性天线，有极窄的波束宽度与很高的增益值，也可称为高增益指向性天线；例如：碟形（dish）天线和格状（grid）天线，通常用于点对点的通讯连接，传输距离可以高达25英哩；因为波束非常地窄，天线彼此之间必须很精准的瞄准，而且天线之间的直视（Light of Sight）必须没有任何阻碍物。
1.天线的基本原理 天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。在移动网络通信中从基站天线到用户手机天线，或从用户手机天线到基站天线的无线连接，它的运行质量在整个网络运行质量中所占的位置是十分明显的。因此，网络优化也就自然与天线密切相关。 在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。同一副天线既可以辐射又可以接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。 在选择基站天线时，需要考虑其电气和机械性能。电气性能主要包括：工作频段、增益、极化方式、波瓣宽度、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、副瓣抑制、零点填充、回波损耗、功率容量、阻抗、三阶互调等。机械性能主要包括：尺寸、重量、天线输入接口、风载荷等。 基站所用天线类型按辐射方向来分主要有：全向天线、定向天线。 按极化方式来区分主要有：垂直极化天线（也叫单极化天线）、交叉极化天线（也叫双极化天线）。上述两种极化方式都为线极化方式。圆极化和椭圆极化天线一般不采用。 按外形来区分主要有：鞭状天线、平板天线、帽形天线等。 在继续论述天线相关理论之前必须首先介绍各向同性（Isotropic）天线。各向同性天线是一种理论模型，实际中并不存在，它把天线假设为一个辐射点源，能量以该点为中心以电磁场的形式向四周均匀辐射，为一球面波。 另外全向天线并不是没有方向性，它只是在水平方向为全向，但在垂直方向是有方向性的。它与各向同性天线是两个不同的概念。 半波振子是基站主用天线的基本单元，半波振子的优点是能量转换效率高。 为了便于介绍，先从天线的几个基本特性谈起。（见下图）
检测仪表（元件）及控制阀选型的一般原则 ①工艺过程的条件 工艺过程的温度、压力、流量、粘度、腐蚀性、毒性、脉动等因素是决定仪表选型的主要条件，它关系到仪表选用的合理性、仪表的使用寿命及车间的防火、防爆、保安等问题。 ②操作上的重要性 各检测点的参数在操作上的重要性是仪表的指示、记录、积算、报警、控制、遥控等功能选定依据。一般来说，对工艺过程影响不大，但需经常监视的变量，可选指示型；对需要经常了解变化趋势的重要变量，应选记录式；而一些对工艺过程影响较大的，又需随时监控的变量，应设控制；对关系到物料衡算和动力消耗而要求计量或经济核算的变量，宜设积算；一些可能影响生产或安全的变量，宜设报警。 ③经济性和统一性 仪表的选型也决定于投资的规模，应在满足工艺和自控的要求前提下，进行必要的经济核算，取得适宜的性能／价格比。 为便于仪表的维修和管理，在选型时也要注意到仪表的统一性。尽量选用同一系列、同一规格型号及同一生产厂家的产品。 ④仪表的使用和供应情况 选用的仪表应是较为成熟的产品，经现场使用证明性能可靠的；同时要注意到选用的仪表应当是货源供应充沛，不会影响工程的施工进度。
仪表选性手册 物位仪表在选型时，与压力、流量等仪表有很大不同。物位测量的现场工况千差万别，很难设计出能满足所有工况应用的物位仪表。 在非接触式物位测量仪表中，超声波物位计和雷达物位计是两大主流仪表。这两类仪表各有特点，只有充分了解仪表特点及应用条件，才能做到选型合理，充分利用仪表的测量性能。 超声波物位计 传感器发出的超声波碰到被测介质被反射，反射回波的质量反映了物位计应用效果。回波质量定义为最小回波幅度（在最恶劣条件下回波幅度）比最大噪声幅度（虚假回波、多径反射回波等的幅度）。回波质量数值越大，物位计应用效果越好。 超声波物位计工作频率及测量性能：传感器高频(40-70KHz)工作时，传感器的尺寸小，盲区小，方向性好，精度高，但其声波衰减快，传播介质（空气）波动时穿透性差，测距较小。传感器低频(10-20KHz)工作时，传感器尺寸大，盲区大，方向性不好，精度低，其优势是声波衰减慢，传播介质（空气）波动时穿透性较好，测距 稍远。 超声波的回波强度主要受以下两个因素影响： １.传播介质越稳定越有利于传播。
基站天线选型方法 谢瑞华 （中兴通讯上海第二研究所射频开发部） 摘要本文针对基站天线的各项性能参数，阐述了基站天线选型的基本方法和注意事项。 一、引言 近年来，在风风火火的移动通讯领域，国内国外天线品牌种类繁多使人目不暇接，而我们的客户中国移动和中国联通对天线的要求也逐渐由浅入深日趋细致，如何在满足覆盖降低成本的前提下，恰当选取天线各类参数，为客户提供良好的服务成为关键。天线的合理选型会给公司带来事半功倍的效果。以下将结合天线的各类电性能和机械性能参数，并总结曾经碰到的客户的各种天线选型要求，阐述基站天线选型的基本方法及其注意事项。 二、基站天线的选型方法 1、天线的电性能参数 天线工作频段的选取 对各类基站而言，所选天线的工作频段应包含客户要求的频段，例如，为GSM900系统（890-960MHz）配置天线，工作频段为890-960MHz、870-960MHz、807-960 MHz和890-1880 MHz的双频天线均为可选。从降低带外干扰信号的角度考虑，所选天线的带宽刚好满足频带要求即可。但考虑到今后基站的扩容需要，宽频带天线也很受客户欢迎。如可工作于GSM900和GSM1800频带的890-1880 MHz的双频天线。它的价格较普通天线贵些。
天线辐射方向图的选取 基站天线辐射方向图可分为全向辐射方向图和定向辐射方向图两大类，分别被称为全向天线和定向天线。如图一所示，图中左边所示分别为全向天线的水平截面图和立体辐射方向图；图中右边所示分别为定向天线的水平截面图和立体辐射方向图。全向天线在同一水平面内各方向的辐射强度理论上是相等的，它适用于全向小区；图中红色所示为定向天线罩中的金属反射板，它的存在使天线在水平面的辐射具备了方向性，适用于扇形小区的覆盖。 图一：基站天线及其空间辐射方向图 天线极化方式的选取 基站天线多采用线极化方式，如图二。其中单极化天线多采用垂直线极化；双极化天线多采用±45?双线极化。由于一根双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的（图三），采
2.4GHz 频段天线选择 天线(antenna)是一种能量变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换。对于设计一个应用于射频系统中的小功率、短距离的2.4GHz无线收发设备，天线的设计和选择是其中的重要部分，良好的天线系统可以使通信距离达到最佳状态。2.4GHz天线的种类也很多，不同的应用需要不用的天线。 天线简介 图1 天线传输原理 为保证天线的传输效率，天线的长度大约是电磁波波长的1/4，所以信号频率越低，波长越长，天线的长度越长；信号频率越高，波长越短，天线的长度越短。则常用的2.4GHz 频段频率高，波长短，天线的长度短，可用内置天线，也可以用外置天线。天线做的更短，如1/8波长或1/16波长，也可以使用，只是效率会下降。某些设备会采用“短天线+LNA”的方式，也能达到长天线的接收效果。但是短天线要达到长天线的发射效果，就需要提升发射功率了，因此对讲机需要发射信号，都是长的外置天线，而FM收音机只收不发，有内置接收天线。例如2G(900MHz)、4G(700-2600MHz)、WIFI和蓝牙(2.4GHz)、GPS(1.5GHz)，这些常用的物联网通信方式，可以做内置天线。 对于手持机、穿戴设计、智能家居等小尺寸产品，很少使用外置天线，普遍采用内置天线。集成度高，产品外观更美观，性能比外置天线略弱一点。物联网、智能硬件产品，要联网传输数据，都需要有天线。空间越小、频段越多，天线设计越复杂。外置天线一般都是标准品，买频段合适的，无需调试，即插即用。例如快递柜、售货机这些，普遍使用磁吸的外置天线，吸在铁皮外壳上即可。这些天线不能放在铁皮柜里面，金属会屏蔽天线信号，所以
无线网络设备天线种类及选配技巧 天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备。无线电发射机（如AP）输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去；电磁波到达接收地点后，由天线接收下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机，由此完成数据的传输，如图。 可见，作为电磁波的发射和接收设备，没有天线也就没有无线电通信，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。 当前企业级无线产品中，天线也是不可或缺的配件。一般来讲，无线局域网产品中天线有内置和外置两种，而外置产品的天线品种繁多，主要是供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等情况下使用。那么，天线到底有哪些种类，各种类有什么特点，如何应用呢？下面我们具体来看看。 1、全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性。一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在通信系统中应用距离近，覆盖范围大，价格便宜。 2、半定向天线，即只向某一个方向辐射信号，常应用于中短距离通信。常见半定向天线主要主要有平板天线、八木天线（如下图）。平板天线常用于接入点到STA的定向覆盖或者过道、走廊的无线覆盖，其覆盖范围取决于AP的功率、天线增益、天线波束宽度以及建筑材料对射频信号的衰减程度；八木天线一般用于中短距离（如3km）点对点通信，高增益的八木天线也可以用于远距离通信。
半定向天线的另外一个优点是可以安装在墙壁的高处，并向下倾斜对准需要覆盖的区域。由于信号几乎不会从半定向天线的后侧泄露出去，因此半定向天线可以提供良好的垂直覆盖。全向天线不具备这个优点，因为如果天线的一端向下倾斜，则另一端会向上翘起。 3、高度定向天线仅在点对点通信中使用，一般用于提供两栋建筑物之间的网络桥接。在所有类型的天线中，高度定向天线的波束宽度最为狭窄和集中。 高度定向天线分为抛物面天线和栅格天线两类。从外观上看，抛物面天线类似于安装在屋顶的数字卫星电视天线，栅格天线类似于烧烤使用的烤架。栅格天线需要接收的信号波长决定了天线网格的间距大小。 高度定向天线的传输距离较远，波束宽度较窄，这使得它容易受到天线风载（大风引起的天线移动或偏移称为风载）的影响。对高度定向天线而言，哪怕是轻微的移动都会使得射频波束偏离接收天线，从而导致射频通信中断。而栅格天线网格较大，抗风载能力很强，因此在强风环境中应使用栅格天线。 4、从本质上说，天线阵列是一种天线系统，它由多个天线构成。这些天线协同进行一种被称为波束成型的工作。波束成型是一种将射频能量汇聚的方法。能量如果被汇聚意味着信号强度增强，接收方信噪比增强，因此传输效果更好。 无线产品是否能否实现更远距离的信号稳定传送，除了与协议、无线模块和本身的设计有关外，天线的作用同样是不能忽视。那么不同设备、场景下面该如何选择天线呢？下面我们总结了选择天线时主要应注意的几个因素。 无线标准：无线标准是无线设备最基本的参数，相应的无线标准对应相应的无线天线的频率
无线电天线的种类 [size=4]【短波天线】工作于短波波段的发射或接收天线，统称为短波天线。短波主要是借助于电离层反射的天波传播的，是现代远距离无线电通信的重要手段之一。 【超短波天线】工作于超短波波段的发射和接收天线称为超短波天线。 【微波天线】工作于米波、分米波、厘米波、毫米波等波段的发射或接收天线，统称为微波天线。微波主要靠空间波传播，为增大通信距离，天线架设较高。 【定向天线】向某个方向传播的天线。 【不定向天线】在各个方向上均匀辐射或接收电磁波的天线，称为不定向天线，如小型通信机用的鞭状天线等。 【宽频带天线】方向性、阻抗和极化特性在一个很宽的波段内几乎保持不变的天线，称为宽频带天线。 【调谐天线】仅在一个很窄的频带内才具有预定方向性的天线，称为调谐天线或称调谐的定向天线。同相水平天线、折合天线、曲折天线等均属于调谐天线。 【垂直天线】垂直天线是指与地面垂直放置的天线。它有对称与不对称两种形式，而后者应用较广。对称垂直天线常常是中心馈电的。不对称垂直天线则在天线底端与地面之间馈电，其最大辐射方向在高度小于1/2波长的情况下，集中在地面方向，故适应于广播。不对称垂直天线又称垂直接地天线。 【倒L天线】在单根水平导线的一端连接一根垂直引下线而构成的天线。因其形状象英文字母L倒过来，故称倒L形天线。倒L天线一般用于长波通信。它的优点是结构简单、架设方便；缺点是占地面积大、耐久性差。 【T形天线】在水平导线的中央，接上一根垂直引下线，形状象英文字母T，故称T形天线。它是最常见的一种垂直接地的天线。它的水平部分辐射可忽略，产生辐射的是垂直部分。一般用于长波和中波通信。 【伞形天线】在单根垂直导线的顶部，向各个方向引下几根倾斜的导体，这样构成的天线形状象张开的雨伞，故称伞形天线。特点和用途与倒L形、T形天线相同。 【鞭状天线】鞭状天线是一种可弯曲的垂直杆状天线，其长度一般为1/4或1/2波长。大多数鞭状天线都不用地线而用地网。小型鞭状天线常利用小型电台的金属外壳作地网。鞭状天线可用于小型通信机、步谈机、汽车收音机等。 【对称天线】两部分长度相等而中心断开并接以馈电的导线，可用作发射和接收天线，这样构成的天线叫做对称天线。因为天线有时也称为振子，所以对称天线又叫对称振子，或偶极天线。总长度为半个波长的对称振子，叫做半波振子，也叫做半波偶极天线。它是最基本的单元天线，用得也最广泛，很多复杂天线是由它组成的。半波振子结构简单，馈电方便，在近距离通信中应用较多。 【笼形天线】是一种宽波段弱定向天线。适应于近距离的干线通信。 【角形天线】属于对称天线的一类，但它的两臂不排列在一条直线上，而成90°或120°角，故称角形天线。这种天线一般是水平装置的，它的方向性是不显著的。为了得到宽波段特性，角形天线的双臂也可采用笼形结构，称角笼形天线。 【折合天线】将振子弯折成相互平行的对称天线称为折合天线。折合天线是一种调谐天线，工作频率较窄。它在短波和超短波波段获得广泛应用。 【V形天线】是由彼此成一角度的两条导线组成，形状象英文字母V的一种天线。 【菱形天线】是一种宽频带天线。菱形天线一般用于大中型短波收信电台。 【盘锥形天线】是一种超短波天线。 【鱼骨形天线】鱼骨形天线又叫边射天线，是一种专用短波接收天线。与菱形天线相比较，
天线系统的定义、性能参数、天线种类及馈线系统 天线系统是由发射天线和接收天线组成的系统。前者是将导行波模式的射频电流或电磁波变换成扩散波模式的空间电磁波的传输模式转换器；后者是其逆变换的传输模式转换器。 作为导行波一扩散波模式转换用的称发射天线，作为扩散波一导行波模式转换用的称接收天线I除发射天线的功率承载能力和电压承受能力远大于接收天线外，两者均可掉换使用，且天线基本特性参数不变，称此为互易定理。天线另一重要作用是对电磁波能量的集中，即在作发射天线时向发射方向集中能量，同时减少其他方向的能量；作接收天线时，则可从接收方向的来波中截获更多能量，而对其他方向的来波则以相位抵消方式减少输入能量。此即天线的方向性。与无方向性天线相比，能量集中的增大倍数称为天线的增益。天线方向性的延伸涵义是非通信方向的负增益（衰减），可用以描述天线的另一相关性能指标，即发射天线的旁瓣（干扰）辐射抑制度或接收天线的非通信方向的来波干扰抑制度。 一、移动通信天线系统的定义 天线系统的定义与范围 在移动通信系统中，通信天线是通信设备电路信号与空间辐射电磁波的转换器。本文主要分析移动通信系统中通信天馈线系统的部分，主要包括基站/室分天线、相关的馈电电缆和其他射频器件及相关安装服务。 二、基站天线的性能参数描述 通用电气指标 1、工作频段（Frequency Range） 工作频段：无论天线还是其他通信产品，总是在一定的频率范围（频带宽度）内工作，其取决于指标的要求。通常情况下，满足指标要求的频率范围即可为天线的工作频率。 工作频段的宽度称为工作带宽，一般全向天线的工作带宽能达到中心频率的3-5%，定向天线的工作带宽能达到中心频率的5-10%。