移动通信天线技术与工程应用PDF电子书下载

第1章 天线、无线通信与电磁波 1

1.1 天线的基本概念 1

1.2 人类探索利用电磁波的历程 2

1.3 电磁波的基本特性 4

1.4 近场和远场 5

1.5 电磁辐射与电波传播 8

1.6 对称振子的辐射 10

1.7 电磁波的极化 11

1.7.1 极化匹配和失配 11

1.7.2 水平极化波的近地损耗 12

1.8 人体和物体的电波穿透损耗 17

1.8.1 使用喇叭天线的测量 18

1.8.2 使用水平面全向天线的测量 20

参考文献 21

第2章 天线的参数 23

2.1 天线工程中的量值单位 24

2.2 电路参数 28

2.2.1 电压驻波比 28

2.2.2 端口隔离度 30

2.2.3 功率容量 30

2.2.4 无源互调 30

2.3 辐射参数 33

2.3.1 天线方向图 33

2.3.2 增益 36

2.3.3 波束宽度 37

2.3.4 前后抑制比 40

2.3.5 副瓣（旁瓣）抑制 41

2.3.6 零点填充 42

2.3.7 下倾 43

2.3.8 极化方式 47

2.3.9 交叉极化比 48

2.3.10 其他辐射参数 50

2.4 智能天线的特殊参数 51

2.5 其他天线参数 53

2.6 移动通信天线的参数要求 53

2.6.1 普通室外基站天线参数要求 53

2.6.2 TD-SCDMA智能天线参数要求 59

2.6.3 室内分布系统天线参数要求 60

2.7 覆盖场景与天线参数 64

2.7.1 市区基站天线选择 64

2.7.2 农村基站天线选择 64

2.7.3 郊区基站天线选择 65

2.7.4 公路覆盖基站天线选择 65

2.7.5 山区覆盖基站天线选择 67

2.7.6 近海覆盖基站天线选择 67

2.7.7 隧道覆盖基站天线选择 68

2.7.8 室内覆盖天线选择 68

2.7.9 点对点通信天线选择 70

参考文献 70

第3章 天线的构造 71

3.1 辐射单元 71

3.1.1 振子单元 71

3.1.2 微带单元 74

3.2 辐射单元的阵列结构 77

3.3 馈电网络 81

3.3.1 馈电网络的结构 81

3.3.2 馈电网络中的功分器 83

3.3.3 电调下倾天线的馈电网络 84

3.4 反射板 87

3.5 外罩 91

3.6 宽带天线的构造 95

3.7 小型化天线 99

3.7.1 传统结构的小型化设计 100

3.7.2 小型化介质天线 101

3.7.3 超材料与天线小型化 104

3.8 天线的质量 109

3.8.1 当前的问题 109

3.8.2 采购的理性 110

参考文献 112

第4章 移动通信天线测试 114

4.1 驻波比和传输损耗测试 114

4.1.1 测试仪表及测试方法 114

4.1.2 驻波自动监测天线 122

4.1.3 天线驻波比测试误区若干 122

4.2 其他电路参数测量 123

4.2.1 天馈线无源互调测试 123

4.2.2 天线功率容量测试 124

4.2.3 多端口天线隔离度测试 125

4.3 天线辐射特性的远场测试 126

4.3.1 天线增益测量 126

4.3.2 天线半功率波束宽度等的测量 127

4.3.3 天线电下倾角测量 128

4.3.4 终端天线的OTA测试 128

4.4 远场、紧缩场、近场和甚近场的测量 133

4.4.1 远场测量 133

4.4.2 紧缩场测量 134

4.4.3 近场测量 135

4.4.4 甚近场测量 137

4.5 天线的环境及可靠性测试 140

4.5.1 高低温循环试验 142

4.5.2 淋雨试验 143

4.5.3 自由跌落试验 144

4.5.4 模拟风载试验 144

4.6 天线测试自测题若干 145

参考文献 146

第5章 天馈系统的器件及其测试 148

5.1 馈线和连接器 148

5.1.1 同轴馈线 148

5.1.2 漏缆 151

5.1.3 同轴连接器 155

5.2 无源器件 160

5.2.1 功分器 161

5.2.2 耦合器 163

5.2.3 3dB电桥 163

5.2.4 滤波器 165

5.2.5 合路器 166

5.2.6 衰减器 167

5.2.7 负载 167

5.2.8 无源器件对信号质量的影响 168

5.2.9 电缆和无源器件的保养 169

5.3 塔顶放大器 170

5.4 无源器件的性能指标 171

5.4.1 工艺和材料指标 171

5.4.2 射频指标 173

5.5 无源器件的测试 178

5.5.1 测试仪表及系统 178

5.5.2 测试方法 183

5.5.3 自动测试系统 188

参考文献 191

第6章 有源天线与MIM0技术及其演进 193

6.1 天线阵列和方向图 193

6.1.1 引言 193

6.1.2 关于本章题目 193

6.1.3 一些和方向图可调天线相关的名词的区别 194

6.2 阵列天线的方向图 195

6.2.1 方向图的产生 195

6.2.2 方向图的调整 196

6.2.3 传统有源和无源分离及模拟天线合分路网络的合理性 196

6.2.4 阵列天线方向图的数学模型 196

6.2.5 小结 205

6.3 移动通信中阵列天线的特征 205

6.3.1 通道相关性对方向图的影响 206

6.3.2 业务波束和覆盖波束（广播波束） 207

6.3.3 天线下倾角的调整 208

6.3.4 相位和幅度误差对方向图的影响 210

6.3.5 小结 212

6.4 蜂窝移动通信系统中天线的发展 213

6.4.1 无源天线的演进 213

6.4.2 从无源天线到有源天线 213

6.4.3 天线向智能化方向的演进 214

6.5 移动通信中的有源天线和MIMO技术 215

6.5.1 移动通信中有源天线和广义有源天线的差别 215

6.5.2 移动通信中有源天线的结构 216

6.5.3 有源天线基站和传统基站系统的区别 216

6.5.4 有源天线固有优势 217

6.5.5 有源天线的典型应用 218

6.5.6 2D-MIMO技术简介 218

6.5.7 双流波束成形（Dual Layer Beamforming） 219

6.5.8 基于有源天线的3D-MIMO及其演进 220

6.5.9 基于有源天线的小区间协作技术 221

6.5.10 技术关键点 222

6.6 有源天线的射频要求 222

6.6.1 射频指标的意义和目的 222

6.6.2 有源天线基站的射频指标制定方法 222

6.6.3 有源天线基站的射频指标框架 223

6.6.4 基站的分类 223

6.6.5 基站和移动终端之间的最小耦合插损 224

6.6.6 基站关键发射机指标 224

6.6.7 邻道泄漏比（ACLR） 226

6.6.8 基站关键接收机指标 226

6.6.9 辐射指标 227

6.7 有源天线基站邻道泄漏比（ACLR）的空间方向性 228

6.7.1 ACLR空间方向性的形成机理 228

6.7.2 有源天线ACLR空间方向性的形成机理 229

6.7.3 有源天线ACLR的解析表达 231

6.7.4 ACLR空间方向性的实际测量和验证 233

6.8 有源天线基站EVM的空间方向性 234

6.8.1 EVM空间方向性的形成机理 234

6.8.2 EVM空间分布的解析表达 234

6.8.3 量化仿真分析结果 235

6.9 有源天线基站带内阻塞性能要求 236

6.9.1 传统基站和有源天线基站带内阻塞的比较 236

6.9.2 有源天线基站带内阻塞信号功率仿真统计 237

6.10 阵列基站的空间交调 237

6.11 三维系统共存仿真简介 239

6.11.1 系统仿真简介 239

6.11.2 系统拓扑 239

6.11.3 仿真流程简介 240

参考文献 241

第7章 共建共享、天线隔离和系统共存 242

7.1 基站基础设施共建共享 242

7.1.1 我国的实践 242

7.1.2 国外的实践 243

7.1.3 相关标准化工作 244

7.2 干扰指标与天线隔离度要求 245

7.2.1 杂散、阻塞和互调干扰 245

7.2.2 典型天线配置场景 246

7.2.3 隔离度要求计算方法 247

7.2.4 蜂窝系统天线隔离度具体要求 249

7.3 天线隔离度计算 253

7.3.1 隔离度计算基本公式 253

7.3.2 水平和混合隔离度的远场边界 255

7.3.3 短偶极子天线的垂直隔离度公式理论证明 258

7.3.4 半波偶极子的垂直隔离度公式证明和距离边界 259

7.3.5 天线隔离度的频率依赖性 264

7.3.6 极化对天线隔离度的影响 268

7.3.7 金属塔架对天线隔离度的影响 269

7.4 天线隔离度的测量 271

7.4.1 我国CCSA组织的垂直隔离度测量 271

7.4.2 WiMAX论坛组织的测量 274

7.4.3 法国电信组织的测量 281

7.5 共建共享模式下多系统的共存性 282

7.5.1 共存场景与分析方法 282

7.5.2 共建共享模式和邻近建站模式的干扰指标对比 285

7.5.3 DCS1800和TD-SCDMA共存分析 286

7.5.4 DCS1800和WCDMA共存分析 288

7.5.5 GSM900和cdma2000共存分析 289

7.5.6 GSM900、WCDMA和TD-SCDMA三系统的共存分析 290

参考文献 293

第8章 天线的工程应用 295

8.1 LTE宏基站天馈系统建设 295

8.1.1 LTE网络多天线发射模式 295

8.1.2 TD-LTE天线制式选择 297

8.1.3 LTE FDD天线技术选择 300

8.1.4 LTE天馈系统建设策略 302

8.1.5 基站塔桅的共建共享 308

8.1.6 LTE基站天面勘察 310

8.1.7 LTE基站天馈系统工艺要求 312

8.2 WLAN网络天馈建设 320

8.2.1 WLAN网络中的多天线技术 320

8.2.2 WLAN网络常用天线 322

8.2.3 WLAN天馈安装工艺 323

8.3 美化天线的应用 326

8.3.1 美化天线设计要求 327

8.3.2 美化天线的分类 327

8.3.3 宏基站美化天线解决方案 328

8.3.4 小区美化天线解决方案 331

8.3.5 室内美化天线解决方案 332

8.4 集束天线的应用 333

8.5 薇蓝有源天线系统 334

8.5.1 有源天线室内分布原理 335

8.5.2 与传统无线天线造价及性能对比 335

参考文献 336

第9章 天馈线系统的防雷 338

9.1 雷击及其对移动通信系统的危害 338

9.1.1 雷电危害 338

9.1.2 雷电冲击波形的一般分析 339

9.2 防雷工程中的概念和术语 341

9.3 雷击耦合和防护概述 344

9.4 避雷针系统 349

9.4.1 直击雷的防护 349

9.4.2 二次抑制型避雷针 351

9.5 防雷系统中的接地 352

9.5.1 基站接地网 353

9.5.2 新型接地体 358

9.5.3 馈线屏蔽层离塔处接地与否判定 362

9.5.4 接地线的安装要求 365

9.6 等电位连接 367

9.6.1 星形等电位连接和网状等电位连接 368

9.6.2 基站机房设备等电位接地方案的计算电磁学仿真 370

9.7 天馈线的SPD保护 372

9.8 分布式基站和电调天线的防雷 374

9.9 防雷测试 378

9.9.1 测试设备 378

9.9.2 无线基站接地系统及SPD的测试方法 378

9.9.3 无线基站用设备防雷的测试方法 379

9.9.4 无线基站环境监控及各类传输设备耐混合波的雷电防护性能试验 380

9.9.5 土壤电阻率的测量 381

9.9.6 接地电阻的测量 382

参考文献 383

第10章 天线电磁辐射与缓解 385

10.1 电磁辐射的安全标准 385

10.2 移动通信天线的电磁辐射不可怕 388

10.3 移动通信典型场景的电磁辐射测量 389

10.3.1 通信机房的电磁辐射 390

10.3.2 楼顶基站天线电磁辐射测量一 391

10.3.3 楼顶基站天线电磁辐射测量二 391

10.3.4 室内覆盖天线的电磁辐射 393

10.3.5 一些有趣的比较测量 393

10.4 辐射危害的避免和公众沟通 394

10.5 基站天线辐射超标区域的仿真 397

10.6 多系统天线共塔架场景的电磁辐射及缓解措施仿真 400

10.6.1 单基站在地面广场上的电磁辐射仿真 400

10.6.2 单基站在楼顶平台的电磁辐射仿真 401

10.6.3 三基站在楼顶平台的电磁辐射仿真 405

10.6.4 四基站在垂直楼面上的电磁辐射及缓解仿真 406

10.6.5 五基站在垂直楼面上的电磁辐射及缓解仿真 410

10.6.6 三基站邻近建站的电磁辐射及缓解仿真 414

参考文献 417