第九章 天馈线系统及设计

1、天馈线系统组成基站天馈系统示意图1天线调节支架抱杆（＜|）50〜114mm ）4接地装置主馈线（7/8J9室内超柔馈线2室外跳线 5馈线卡6走线架7馈线过线窗GSM/CDMA 板状天线 3接头密封件绝缘密封胶带，PVC 绝缘胶带====_==8防雷保护基站主设备什么是天线?在移动通信系统中，空间无线信号的发射和接受都是依靠移动天线来实现的。

因此，天线对于移动通信网络来说，在干扰，覆盖率接通率及全网服务质量都有很大影响，具有举足轻重的作用O 什么是天线？天线是一种转换装置，将电信号作为天线电波发射到空间，收集无线电波产生电信号的装置。

EE・、天线的基础知识一说到天线，我们对几个概念就必须了解，例举如下：输入阻抗、驻波比、回波损耗、极化方式、增益、水平平面的半功率角、工作频率带宽。

1.1输入阻抗天线的输入阻抗是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性阻抗。

一般移动通信天线的输入阻抗为50Q。

天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。

匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，在我们日常维护中，用的较多的是驻波比和回波损耗。

1.1输入阻抗（续1）驻波比VSWR（Voltage Standing Wave Ratio）:它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。

驻波比为1,表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。

在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1・5。

驻波比可以表示为：VSWR= （PPo +〈Pr）/ （PPo —〈Pi）［注：Po：进入天线系统的功率Pr:从天线系统反射回来的功率］回波损耗RL （Return Loss ）:它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。

回波损耗的值在OdB 的到无穷大之间，回波损耗越大表示匹配越差，回波损耗越小表示匹配越好。

1 前言近年来，随着我国城镇化水平的提高和经济化的迅速发展，土地成为城市建设和发展的宝贵资源。

发射电台的早期建设因未充分考虑到土地的有效充分利用以及受当时国内发射技术水平限制，中波电台在当初建设时很多都是一部发射机对应一副发射塔，这种发射装置的设计在目前来看不仅天馈线是连接发射机与天线的重要设备，其作用是用来传输高频能量。

要使天馈线系统有很高的传输效率，在设计和应用时就必须考虑馈线的性能指标，才能使设计的相关馈线匹配网络达到高效传输高频能量的目来，此时馈线上将产生最大值驻波比。

通常情况下Z L≠Z0，反射系数在0～1之间，当Z L与Z0相差越大，Γ就越接近于1，其反射就越强；当其相差越小，Γ就越接近0，反射也就越弱。

所以，反射系数的大小反映了馈线与摘要：为了适应当今社会城镇化水平及经济化的发展需要，本文在介绍天馈线性能指标和中波发射机传播途径及特点的基础上，通过L型阻抗匹配网络的串并联电路的相互转换公式推算出一塔双频双发射机的天馈线匹配网络的计算公式，并给出和介绍了中波双频共塔发射机双工网络图。

该应用算法的推导和设计为今后中波天馈线的相关改进和完善具有理论指导和实践的应用价值。

关键词：中波发射机 天馈线 驻波比 阻抗匹配78 . 79.负载的匹配状况。

（2）行波系数，其定义为馈线上最小电压（波节）与最大电压（波腹）之比，表达式如图1中的公式（3）所示。

由（3）式结合（1）、（2）式可推导出行波系数和反射系数、特性阻抗及终端负载的关系，如图1中的公式（4）、（5）、（6）所示。

（3）驻波比（SWR）是馈线上最大电压与最小电压之比，即行波系数K 的倒数称之为驻波比，其表达式如图1中的公式（7）所示。

3 中波传播的途径及特点在地球外大气空间存在的电离层能够对一定频率的电磁波起到反射传播的作用，这种电离层主要是外大气层的气体分子受到太阳辐射能量、宇宙射线以及流星微粒流等能量的电离而形成。

所谓电离，主要就是在太阳紫外线辐射的作用下，由中性气体分子冲击出自由电子，即分解成正离子和自由电子，其气体的密度随高度的增加而减小，而其引起的大气电离的能量又随高度的降低而减弱。

WLAN天馈线系统案例说明WLAN (Wireless Local Area Network) 天馈线系统是一种用于无线网络通信的关键组件，它能够有效地传输无线信号，提供更广范围的覆盖，增强网络性能和稳定性。

在实际应用中，WLAN 天馈线系统有着广泛的应用场景，如企业办公楼、校园、酒店、商场、机场等各种公共场所。

本文将以一家企业办公楼的 WLAN 天馈线系统为例，详细介绍其系统组成、应用优势和性能特点。

案例背景：企业办公楼位于城市商业区，总共有10层楼，共有500多名员工在此办公。

由于传统有线网络无法满足员工日益增长的网络需求，企业决定升级网络建设，引入WLAN天馈线系统，以提供更稳定、更高速的网络服务。

系统组成：1.天线：WLAN天馈线系统的核心组件之一，用于接收和发送无线信号。

在企业办公楼的每层楼都设置了天线，以保证无线信号的覆盖范围和信号质量。

2.天线支架：用于固定和支撑天线，确保天线的稳定性和可靠性。

3.驻波比仪：用于测试和监测天馈线系统的性能，如信号强度、驻波比等参数。

4.天馈线：用于连接天线和无线设备，传输无线信号。

5.网络设备：如路由器、交换机等，用于管理和控制网络通信。

应用优势：1.提供更广泛的覆盖范围：通过布置多个天线，可以实现整个办公楼的无死角覆盖，满足员工在不同区域的网络需求。

2.增强网络性能和稳定性：天馈线系统能够提供稳定的无线信号传输，减少信号干扰和丢包率，提升网络连接速度和质量。

3.节省布线成本：相比传统有线网络，WLAN天馈线系统无需铺设大量网络线缆，可降低网络建设和维护成本。

4.灵活便捷的管理和配置：通过网络设备管理软件，管理员能够方便地对天馈线系统进行监控、配置和管理，提高网络运维效率。

性能特点：1. 高传输速率：WLAN 天馈线系统支持最新的无线网络标准，如802.11ac，能够实现高达 1Gbps 的传输速率，满足多用户同时在线的需求。

2.强抗干扰能力：天馈线系统采用多种技术，如信道选择、频率跳变等，能够有效抵抗无线信号干扰，确保网络通信的稳定性和可靠性。

天馈线系统及测试使用说明1.基站天馈线的结构从基站天线口用1/2”软跳线连接，再从硬馈线转换成软跳线连接到天线。

在这里，软跳线主要用于连接，而硬馈线的损耗较小，主要用于信号传输。

室外馈线及接头处要接地。

也可采用塔顶放大器放大上行信号，以提高基站的接收灵敏度。

如图3－1所示。

图3－1基站天馈线的结构2.天线2.1天线的基本概念1．天线的作用天线是发射机发射无线电波和接收机接收无线电波的装置，发射天线将传输线中的高频电磁能转换为自由空间的电磁波，接收天线将自由空间的电磁波转换为高频电磁能。

因此，天线是换能装置，具有互易性。

天线性能将直接影响无线网络的性能。

2．天线辐射电磁波的基本原理导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关。

当两导线的距离很近、电流方向相反时，两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱；如果将两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方向相同，因而辐射较强。

当导线的长度远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱；当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射。

通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。

两臂长度相等的振子叫做对称振子。

每臂长度为四分之一波长的称为半波振子；全长与波长相等的振子，称为全波对称振子；将振子折合起来的，称为折合振子。

实际天线是由振子叠放组成的。

如图3－2所示。

图3－2 天线辐射电磁波原理图3．天线的极化（1）电磁波的极化无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。

无线电波的电场方向称为电波的极化方向。

如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。

如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波。

如图3－3。

图3－3 电磁波的极化方向（2）天线的极化天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向。

垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收；水平极化波要用具有水平极化特性的天线来接收；当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常都要产生极化损失。

天馈线系统安装及驻波比测试学习资料一、地铁无线系统、天馈线系统介绍地铁无线系统组网由交换机+多基站+光纤直放站的方式组成链状网，集群基站与控制中心交换机通过E1进行连接，设在各车站的集群基站或光直放远端站通过漏缆覆盖整个隧道和站台区间，用小天线覆盖地铁车站站厅层，在车辆段设置地面集群基站及天线覆盖车辆段区域。

该方案基站均采用2载频；光纤直放站远端机通过光纤与设在基站处的光纤直放站近端机相连；在控制中心设置直放站网络管理终端。

其中天馈线系统由射频缆、漏缆、天线、跳线及各种连接元器件。

1、无线系统网络结构图站厅站台一般采用分布天线的方式，与一般的室内信号分布系统相似，由于是地下建筑电磁环境较为单纯，一般无室外大站的同频或邻频干扰，最小覆盖场强可在-85dBm。

地铁站厅一般都较空旷，固每副天线的覆盖半径较大。

隧道区间由于比较狭窄，原有的天线分布方式较难满足均匀覆盖的要求。

对于狭窄环境下的信号覆盖，一般采用“线天线”——漏泄电缆2、天馈线系统元器件介绍（1）漏缆：漏泄电缆是外导体内特别设有许多狭孔的同轴电缆。

当射频信号通过漏泄电缆时，这些狭孔会向外释放一定分量的信号优点：1、为狭窄的环境提供一流的覆盖2、多频段（宽带宽）：75MHz～2700MHz3、可实现多系统的统一的信号分布缺点：1、外观成本高、安装过程繁杂（特别是较粗的电缆）2、安装方法及环境会影响电缆的性能（表现）2、连接元器件（1）、功分器：功分器是将输入功率平均分配的。

（2）、耦合器：耦合器是将功率分出一部分，它以耦合口的大小来命名。

比如，6dB耦合器就是耦合口衰减6dB的，10dB耦合器耦合口衰减10dB。

（3）、电桥：是个四端口网络，它的特性是两口输入、两口输出，两输入口相互隔离，两输出端口各输出输入口输入功率的50％，并且输出信号相位相差90度。

（4）、合路器：来自收发系统的多个信号源如GSM、CDMA、DCS等经过合路器合路输出。

合路器至少有两个输入口和一个输出口，输入口分别用于不同频段信号的输入，可将多路输入信号合成后由输出口输出。

中波发射台天馈线系统的设计与安装摘要：中波发射台天馈线系统包括中波发射天线、射频传输馈线、天馈线阻抗匹配网络、地井、地网等设施，是中波发射系统的末端环节。

天馈线系统工作性能直接影响整个发射系统工作的稳定性。

本文对中波发射台天馈线系统的结构组成、工作原理、设计安装进行了详细的论述，与中波同行共同切磋。

关键词：中波天馈线；设计原则；安装调试；日常维护引言在中波发射系统中，性能稳定的发射机和天馈线系统是影响播出效果的两个主要因素。

从事中波技术维护的人员都或多或少的积累了不少理论知识和维修方法、技巧，而天馈线系统的理论知识、设计原则和维修技巧相对较小，因为天馈线系统的整体设计、安装、调试工作大都由发射机厂家或天线厂家来完成。

天馈线系统出了故障时，一般都是请厂家技术人员来处理。

因此，天馈线系统的设计、安装和调试是中波技术人员的短板。

本文对天馈线系统设计、安装、进行论述，目的是通过中波天馈线系统的理论学习，更好地掌握天馈线系统的理论知识、设计原则、安装调试方法，提高天馈线系统的工作效率。

1 天馈线系统的设计原则天馈线系统的设计范畴包括天馈线类型的选择、匹配网络的设计、防雷装置的设计和接地地井、地网的敷设几个方面。

1.1 天馈线类型的选择1.1.1天线的选择常见的中波发射天线有传统的桅杆式拉线天线、自立天线、并馈式中波天线和各种小型中波天线。

在规划新建中波发射天线时，要根据自台实际情况，结合土地条件、资金状况、环境等诸多方面的情况。

如果有足够土地资源的，可优先选用传统的桅杆式天线，因为桅杆天线建造成本低，安装方便，容易校偏，特性参数也比较好；如果土地资源受限，资金充足的话，可选用自立式中波天线，它通过自身结构实现自立，不需要占地较大拉线和地网，外形美观，特性参数好，工作也比较稳定；如果发射台处于城市市区或居民稠密区，地面资源很有限，就选择新型中波小天线，小天线特性参数和工作稳定度虽不如传统的桅杆天线和自立天线好，但小天线布点灵活、费用低、安装方便、易于维护、占地面积很小。

一、天馈系统安装规范：（一）天线：1、抱杆：安装天线的载体，其安装位置应距塔身距离（全向）>3米，定向>1米，接地、固定都应符合要求。

抱杆的高度应比天线长10cm以上。

抱杆垂直度、方位角符合设计要求。

2、天线的安装要求：基站使用的天线规格、型号符合设计要求，天线安装的俯仰角、方位角正确（使用罗盘等工具测量。

一般情况下方位角偏差不能大于5度；俯仰角必须符合设计或局方要求），天线的软跳线应与塔抱杆使用专用扎带连接牢固。

（1）在天线的直线距离400M内无障碍物。

（2）GSM900系统两接收天线间距4M和DCS1800间距大于2M。

（3）铁塔的避雷装置应符合要求，所装天线应置避雷针的450保护范围内。

（4）全向天线要求铁塔塔身间距不小于2米，定向天线要求不小于0.5米；全向天线底部抱箍与抱杆底部相持平,定向天线顶部应比抱杆顶部低10cm以上。

（5）天线安装要求垂直，其高度、倾角、方位角及小区位置必须于频率规划（设计）一致。

（6）同一扇区两天线间隔>4米，邻扇区天线间隔>1米。

（7）同一水平面天线与其他设备天线间隔>8米，同一垂直天线与其它设备天线的间隔>2米。

3.GPS天线安装标准（1）GPS天线安装应牢固，应用螺栓固定。

所有外部接头都必须使用黑色防水胶带保护，胶带需将接头全部覆盖，并在接头两端延长 5 厘米，中间不能有缝隙。

（2）GPS 天线应与地平面垂直，夹角应为90°± 2°（3）GPS天线安装在铁塔上，应距铁塔边缘0.5米，应在铁塔南侧(北半球或与铁塔平行)，以保证GPS天线至少可以接收四颗卫星。

（4）GPS 天线在所属区域不是最高点。

（5）GPS天线不能安装在铁塔顶端。

（6）GPS应安装在具有接地装置的锥体雷电保护区内。

如果GPS安装在钢架上，钢架的接地应使用焊接方式。

（7）GPS天线在水平或垂直方向应距基站发射天线3米远（8）GPS天线应与铁塔朝南的一角距离至少1m；（9）GPS天线安装在楼顶时，应在抱杆上安装避雷针，抱杆与接地线焊接使整个抱杆处于接地状态。

1.1天线分系统对于1-4载频3扇区配置，天线分系统的设计是一样的，即采用6付天线，每一扇区2付天线，通过收发共用方式完成射频信号的发射，接收和分集接收的功能。

天馈系统主要包括基站天线、主馈线、跳线、避雷器、及相关天馈附件等，连接示意图如下所示：图三扇区定向站天馈子系统组成框图1.1.1基站天线天线的选型通常根据实际网络规划的要求而定的。

基站天线一般有两大类：✧全向天线✧定向天线。

全向天线为偶极子天线，采用玻璃钢外套封装。

定向天线为板状天线，采用多馈源结构，增益一般为18dBi以上。

在3扇区结构中，天线水平波瓣宽度推荐采用65度，以减少扇区之间的干扰。

2种天线的外观都非常简单，如下图所示：图全向天线和平板天线天线的功能描述为：✧对前向链路而言，基站天线是整个BTS的最后端，将已调的模拟前向信号发射到对应的区域；✧对于反向链路而言，基站天线是最前端，将MS发射的信号接收进来。

输入输出接口采用单垂直极化基站天线，其输入输出为DIN-F型连接器。

设计要求✧定向天线：工作频率范围：1850～1990MHz,824-894MHz输入阻抗：50Ω功率容量：≥300W极化方式：垂直线极化；双倾斜45︒极化输入驻波（VSWR）: ≤1.40水平波瓣宽度(3dB)：65︒±2.5︒；90︒±2.5︒；105︒±2.5︒(根据实际网络规划决定)俯仰波瓣宽度(3dB)： 7︒～15︒波束控制：俯仰面机械可调，下倾角0︒~10︒旁瓣抑制：≥15dB零点衰落：≥25dB前后比(F/B)：≥25dB天线增益（Gain）: 12.5dBi～18dBi(根据实际网络规划决定)天线形式：平板天线机械调节（电调节）三阶互调IMD@2⨯43dBm: ≤-120dBc雷电保护：金属件直流到地联接方式：DIN-F重量：≤15kgm迎风面积：≤0.62抗风能力：50m/s具备IP65以上的防水能力✧全向天线：工作频率范围：1850～1990MHz,824-894MHz输入阻抗：50Ω功率容量：≥500W极化方式：垂直线极化输入驻波比（VSWR）: ≤1.50垂直波瓣宽度(3dB)： 6︒～10︒天线增益（Gain）: 9～12dBi(根据实际网络规划决定)三阶互调IMD@2⨯46dBm: ≤-120dBc雷电保护：金属件直流到地联接方式：DIN-F重量：≤20kgm迎风面积：≤0.42抗风能力：50m/s具备IP65以上的防水能力1.1.2馈线馈线包括主馈线和跳线两种。