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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