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中国联通基站天线技术规范(含说明).doc

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中国联通公司企业标准QB/CU xxx-20xx中国联通移动通信基站天线技术规范V 0.120xx-xx-xx 发布 20xx-xx-xx 实施中 国 联 通 公 司 发 布中国联通移动通信基站天线技术规范 v0.1I目 次目 次I前 言I中国联通移动通信基站天线技术规范 V0.1 .11 范围12 规范性引用文件13 天线分类13.1 分类定义 13.2 电调天线的种类求 14 电气性能要求14.1 电性能指标判定依据 14.2 全向天线电性能指标 14.3 定向单极化天线电性能指标 14.4 定向双极化天线电性能指标 14.5 电调天线电性能指标 15 械性能指标及环境条件要求15.1 一般结构要求 15.2 天线支架要求 15.3 重量 15.4 风速要求 15.5 温度 15.6 摄冰 15.7 防腐 16 外观、包装及存储要求16.1 标志 16.2 包装 16.3 贮存 1附录:基站天线测试方法11.1 概述.11.2 增益测量.11.3 方向图圆度(全向天线)、半功率波束宽度、前后比、交叉极化比的测量.11.4 天线电下倾角测量.11.5 驻波比测量.11.6 隔离度测量.11.7 交调测量.11.8 功率容限测量.11.9 一般结构要求试验方法.11.10 环境试验方法1中国联通移动通信基站天线技术规范 v0.1I前 言本规范旨在明确中国联合网络通信股份有限公司对GSM网络以及3G WCDMA无线网络子系统对天线的要求,从而能够对天线产品的质量严格把关,为采购和网络优化提供强有力的支撑。本规范由中国联通集团研究院提出。本规范由中国联通集团技术部归口管理。本规范起草单位:中国联通集团研究院 本规范主要起草人:王健全、陈新明、陈赤航、杨军、路玮、仪鲁男、盛煜、吕召彪、李建宇本规范修改和解释权属中国联合网络通信有限公司。中国联通移动通信基站天线技术规范 v0.12中国联通移动通信基站天线技术规范1 范围本规范主要包括天线分类、电性能要求、机械特性要求、安装环境要求、外观、包装及存储要求等方面的内容。本规范适用于工作频段为880MHz~960MHz、1710MHz~1880MHz、1920MHz~2170MHz移动通信系统基站天线。2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规范,然而,鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规范。GB l91 包装储运图示标志GB/T 2423.1-2001 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验A: 低温GB/T 2423.2-2001 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验B: 高温GB/T 2423.3-1993 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ca:恒定湿热试验方法GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Ea和导则:冲击GB/T 2423.6-1995 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Eb和导则:碰撞GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Fc和导则:振动(正弦)GB/T 2828.1-2003 计数抽样检验程序 第1部分:按接收质量限( AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T 2829-2002 周期检查计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验) YD/T1059-2004 移动通信系统基站天线技术条件3 天线分类3.1 分类定义根据天线结构和功能,主要分为全向天线、定向单极化天线、定向双极化天线及电调天线四大系列,详细定义如下:中国联通移动通信基站天线技术规范 v0.131) 全向天线 在水平面内具有均匀辐射强度的天线。2) 定向单极化天线 一种在空间特定方向上具有比其它方向上能更有效地发射或接收电磁波强度的天线。3) 定向双极化天线 一种在空间特定方向上在两个极化方向上具有比其它方向上能更有效地发射或接收电磁波强度的天线。4) 电调天线 具有电下倾角连续可调功能的天线。3.2 电调天线的种类求根据电调驱动电机安装的位置,可分为内置RCU电调天线和外置RCU电调天线两种。3.2.1 外置 RCU 电调天线电调驱动电机(RCU)外置于天线,并可方便的与天线对接及分离。控制信息通过AISG控制线(RS485数据线)传达给RCU,由RCU完成对电调天线电下倾角的调整。3.2.2 内置 RCU 电调天线电调驱动电机(RCU)和馈电器内置于天线,控制信息通过射频电缆传达给RCU,由RCU完成对电调天线电下倾角的调整。4 电气性能要求4.1 电性能指标判定依据1)增益:指天线最大辐射方向的增益值,在指定系统频段内高、中、低3个频点增益的平均值应满足增益指标的要求,而且高、中、低3个频点增益的最差值不能小于增益指标0.5dB。否则,应判定不满足。定向天线在0~13°范围内,内置固定电下倾天线允许天线增益下降(0.05×Φ)dB。2)水平面半功率波束宽度:高、中、低3个频点半功率波束宽度的平均值应满足该项指标的要求,而且高、中、低3个频点半功率波束宽度的最差值不能超出指标范围1。3)垂直面半功率波束宽度:高、中、低3个频点半功率波束宽度的平均值应满足该项指标的要求,而且高、中、低3个频点半功率波束宽度的最差值不能超出指标范围0.5。4)轴向交叉极化比:参考值,不作判定。5)±60°以内交叉极化比:单频天线在所有可调范围内应满足该项指标要求,双频及三频天线只要求0度下倾时满足该项指标要求。中国联通移动通信基站天线技术规范 v0.146)前后比:范围为180°±30°,双极化天线取同极化与交叉极化前后比中较差者;高、中、低3个频点波束前后比的平均值应满足该项指标的要求,而且高、中、低3个频点波束前后比的最差值不能超出指标1dB。7)交调:指三阶交调,测量时输送到天线的两个不同频率信号的功率各为20W。测量的交调最大值应满足该项指标的要求。8)电压驻波比:在工作频段带内驻波比的最大值应满足该项指标的要求。9)电下倾角可调范围:天线电下调角的最小可调范围应满足该指标要求。以上指标的测量方法需遵照YD/T1059-2004 移动通信系统基站天线技术条件当中关于测量方法的要54.2 全向天线电性能指标表 1 全向天线电性能指标半功率波束宽度(°)天线类别 型号 频段 (MHz) 增益(dBi)方向图圆度(dB) 水平面 垂直面电下倾角精度(°) 交调(dBm) 电压驻波比功率容限(W) 接口型号全向 (900M) 全向11dBi 880~960 11 ±0.8 / ≥5.5 ±1.0 ≤-107 ≤1.4 500 DIN 型 全向(1800M) 全向11dBi 1710~1880 11 ±0.8 / ≥5.5 ±1.0 ≤-107 ≤1.4 200 DIN 型 全向(WCDMA) 全向11dBi 1920~2170 11 ±0.8 / ≥5.5 ±1.0 ≤-107 ≤1.4 200 DIN 型 与行标不同之处说明: 1) 方向图圆度:行标要求为±1.0dB,本规范与集采要求为±0.8dB。2) 电下倾角精度:行标要求为±1.5°,本规范要求为±1.0°,集采没有此指标要求。3) 垂直面波束宽度:行标与集采要求为参考值,不做评判;本规范要求为≥5.5,需做评判。4) 驻波比:行标要求25dB,90 度天线23dB;本规范在此基础上提升了 1dB 的要求,而且最差值可以下降 2dB。5)第一上旁瓣抑制:行标没有此项要求,本规范与集采要求为15dB。6)天线长度:行标及集采没有此项要求,本规范增加了此项要求,供讨论。7)驻波比:行标及本规范要求28dB,本规范对于单频或单宽频天线要求为30dB。6)交叉极化比:本规范在行标及集采的基础上取消了轴向17dB 的要求。7)前后比:行标与集采要求为 65 度天线25dB,90 度天线23dB;本规范在此基础上提升了 1dB 的要求,最差值可以下降 2dB8)第一上旁瓣抑制:行标没有此项要求,本规范要求为15dB,集采中只要求部分产品16dB。9)天线体积:行标及集采没有此项要求,本规范增加了此项要求,供讨论。10)驻波比:行标要求28dB,本规范对于单频或单宽频天线要求为30dB。6)交叉极化比:行标及集采要求10dB,本规范按不同下倾角进行要求,共讨论。7)第一上旁瓣抑制:行标没有此项要求,本规范要求为15dB,集采要求16dB。8)驻波比:行标要求1.5,本规范及集采要求1.4。9)天线体积:行标及集采没有此项要求,本规范增加了此项要求,供讨论。145 械性能指标及环境条件要求5.1 一般结构要求天线结构要牢固可靠,便于安装、使用和运输。5.2 天线支架要求定向天线 水平:360°;俯仰:不小于8°。5.3 重量应不影响运输、安装。5.4 风速要求工作风速:36.9m/s;极限风速:55m/s。5.5 温度工作温度:-40°~+60°;极限温度:-55°~+75°。5.6 摄冰10mm不被破坏。5.7 防腐具有良好的防雨性能;具有防盐雾、潮湿、大气中的二氧化硫与紫外线辐射的能力。6 外观、包装及存储要求6.1 标志产品应有产品标识和外包装标志。6.1.1 产品标志天线上应有铭牌,其基本内容为:制造商名称、产品名称、商标、产品型号、制造日期、频段、增益、检验合格标志。保证在10年内清晰可辨。6.1.2 外包装标志应符合GB 191第二章的有关规定。6.2 包装6.2.1 包装基本要求包装要求的基本内容应符合GB 3873中2.3.1和2.3.2的规定,且必须满足箱体从距地1米高处坠地后内装天线无损伤。6.2.2 产品随带文件产品合格证、产品说明书、装箱单、附件清单、安装图、其他有关的技术资料。6.3 贮存包装好的产品应放置在周围空气中无酸性、碱性及其他腐蚀性气体且通风、干燥的库房中。贮存期限不超过两年。若存放期超过两年需重新测量,检验合格后方可使用。15附录:基站天线测试方法1.1 概述对基站天线辐射性能的测量可以采用远场或近场等测试方法,本规范采用最常用的远场测试方法。1.2 增益测量1.2.1 测量框图见图 1。源天线 被测天线信号发生器 隔离器 接收机增益基准天线转接图 1 天线增益测试框图1.2.2 测量条件1.2.2.1 被 测 天 线 与 源 天 线 具 有 相 同 的 极 化 方 式 。1.2.2.2 被 测 天 线 和 源 天 线 之 间 测 量 距 离 满 足 :2 (D2+d2)L ≥ …………………………(1)λ 式 中 : L — 源 天 线 与 被 测 天 线 距 离 ( m) ;D — 被 测 天 线 最 大 尺 寸 ( m) ; d — 源 天 线 最 大 辐 射 尺 寸 ( m) ;λ — 测 试 频 率 波 长 ( m) ;被 测 天 线 安 装 于 场 强 基 本 均 匀 的 区 域 内 , 场 强 预 先 用 一 个 半 波 偶 极 天 线 或 其 他 类 型 基 准天 线 在 被 测 天 线 的 有 效 天 线 体 积 内 进 行 检 测 , 电 场 变 化 峰 峰 值 不 大 于 1.5dB, 且 增 益 基 准 天 线在 两 个 正 交 极 化 面 上 测 得 的 场 强 差 值 应 小 于 1dB, 则 试 验 场 合 格 。 测 量 用 信 号 发 生 器 、 接 收 机 等 测 量 设 备 和 仪 表 应 具 有 良 好 的 稳 定 性 、 可 靠 性 、 动 态 范 围 和 测 量 精度 , 以 保 证 测 量 数 据 的 正 确 性 。测量用仪表应有计量合格证,并在校验周期内。1.2.3 测量步骤开始测量时,必须将被测天线和增益基准天线交替做水平和俯仰调整,以确保每一天线在水平和俯仰上的最佳指向,使其接收的功率电平为最大。测量步骤如下:a) 增益基准天线与源天线对准,通过转接,使增益基准天线与接收机相连接,此时接收机接收功率电平为 P1(dBm) ;b) 被测天线与源天线对准,通过转接,使被测天线与接收机相连,此时,接收机接收功率电平G~L16为 P2(dBm) ;c) 重复步骤 a)和 b) ,直至 P1 和 P2 测量的重复性达到可以接受的程度;d) 被测天线某频率点的增益 G 按式(2)计算:G = G 0 +(P 2-P 1)+N …………………………(2)式中:G 0-基准天线的增益(dBi) ;N-接收机输入端分别到被测天线和增益基准天线输出端通路衰耗的修正值(dB) ;e)在一个频带内,至少测量高、中、低 3 个频率点。1.3 方向图圆度(全向天线)、半功率波束宽度、前后比、交叉极化比的测量1.3.1 测量示意图见图 2。1.3.2 测量条件满足 1.2.2。被测天线 天线电下倾角 源天线测试转台图 2 天线方向图圆度、半功率波束宽度、前后比、交叉极化比测量示意图1.3.3 测量步骤:a) 被测天线垂直安装,并与源天线同极化对准;b) 被测天线在测试转台上作方位旋转,并把接收到的电平作为角度的函数记录下来,得天线水平面同极化方向图 F(θ) ,记录天线水平面半功率波束宽度 θ 1,轴向最大接收电平 P3 ,背向 180º±30º 范围内最大接收电平 P4,全向最小接收电平 P5;c) 保持被测天线于同极化最大接收电平位置,将源天线极化旋转 90º,并微调极化使被测天线在该位置接收电平最小;d) 重复 6.3.3 b)测试过程,得天线水平方向交叉极化方向图 f(θ) ,记录轴向接收电平 P6,背向 180º±30º 范围内最大接收电平 P7;e) 测量结果:全向天线:方向图圆度=±(P 3–P5)/2 …………………………………(3)定向单极化天线:水平面半功率波束宽度为 θ 1前后比 = P 3 – P4 ……………………………………………(4)定向±45º 双极化天线:水平面半功率波束宽度为 θ 1同极化前后比 = P 3 – P4 ……………………………………(5)Lφ17交叉极化前后比 = P 3 – P7 ……………………………………(6)天线前后比为同极化与交叉极化前后比中较差者轴向交叉极化比 = P 3 – P6 ……………………………………(7)±30º( ±60º) 范围内交叉极化比 = Min (F( θ ) –f( θ ) ); ……(8)f) 被测天线水平安装,并与源天线同极化对准,重复 1.3.3 b)测试过程,可以得天线垂直面半功率角 θ 2。g)为表达天线在给定频带内的辐射特性,在工作频带内至少测高、中、低 3 个频点的水平和垂直波束宽度及前后比。1.4 天线电下倾角测量1.4.1 测量条件满足 1.2.2。1.4.2 测量系统能保证收发天线等高,天线垂直安装误差小于 0.2º 时,天线可垂直架设,此时转台俯仰角为 0º。反复调整转台俯仰使天线接收到的功率电平为最大,记录这时转台的仰角为 θ,则天线电下倾角 φ = θ。1.4.3 测量系统不能保证收发天线等高,天线垂直安装误差大于 0.2º 时,建议天线采用水平架设,全向天线用一根,定向天线用一根天线正反架设(绕测试系统水平轴旋转 180º) ,测量示意图见图 3。被测天线 源天线测试转台图 3 天线电下倾角测量示意图1.4.4 测量步骤a) 天线作 360º 方位旋转,找出两个主瓣出现的位置,计算两主瓣之间的夹角分别为 θ 3与θ 4(相对天线来说分别是上、下夹角) ;b) 测量结果:天线电下倾角 φ = (180 -θ 4)/2 = (θ 3–180)/2。………………………………(9)1.5 驻波比测量1.5.1 测量框图见图 4。1.5.2 测量条件被测天线应该安装在一个相对的没有反射,并且离测试设备和测试人员相当远的自由空间或无回L18波暗室。检验测试场地合格的方法如下:当被测天线(含其支撑结构)在 4 个相隔 45º 的水平方向上至少移动半个波长,向上、向下各移动半个波长时,如驻波比的变化小于 10%,则认为测试场是合格的。测量系统 无回波暗室图 4 天线驻波比测量框图1.5.3 测量步骤a) 将被测天线安装在符合 1.5.2 测量条件的自由空间或模拟自由空间;b) 按测量系统要求进行系统校准;c) 将测量系统与被测天线相连接,在工作频率范围内进行驻波比的测量,测试得的驻波读数就是被测天线端口的电压驻波比。天线驻波比应为工作频带内各频点驻波比的最差值。1.6 隔离度测量1.6.1 测量框图见图 5。1.6.2 测量条件满足 1.5.2。无回波室网络分析仪图 5 天线隔离度测量框图1.6.3 测量步骤a) 将被测天线安装在符合 1.5.2 测量条件的自由空间或模拟自由空间;b) 按测量系统要求进行系统校准;c) 将射频功率送到双极化天线的一个端口,用匹配的检波器检测另一端口的接收功率,所测的功率电平值即为所测天线在该频点的隔离度。天线隔离度应为工作频带内各频点隔离度的最差值。1.6.4 性能判据在工作频段带内隔离度的最小值应满足该项指标的要求。否则,判定不合格。1.7 交调测量1.7.1 交调测量应使用对应频段的“无源交调分析仪”进行测试,分析仪置于测量“反射式交调”状态,建议使用“扫频”测试,测量框图见图 6。双极化天线测量时也可在另一端口接入一个低交调负载。19被测天线图 6 天线交调测量框图1.7.2 测量条件1.7.2.1 场地满足 1.5.2。1.7.2.2 无回波吸收体不能放在天线感应近场内,确保吸收体内感应回波不产生交调。同时还要保证吸收体之间相同极化间隙不产生泄漏。1.7.2.3 确保连接天线电缆的剩余交调小于被测天线的交调。这可以通过在电缆一端接入一个低交调负载,在所需的形变范围内移动电缆而测得。1.7.2.4 降低连接电缆损耗。当电缆损耗超过 1dB,无源交调测量误差显著增大。1.7.3 测量步骤a) 将被测天线与测量系统相连接,并保证接触可靠;b) 在 工 作 频 带 内 选 择 合 适 的 两 频 率 f1、 f2, 使 交 调 产 物 f3= 2f1-f2 (或 2f2-f1)落 在 工 作 频带 内 ;c) 调 整 输 出 功 率 , 使 输 送 到 被 测 天 线 上 f1, f2的 功 率 各 为 20W;d) 利 用 无 源 交 调 分 析 仪 可 直 接 读 出 交 调 电 平 。1.8 功率容限测量1.8.1 测 量 条 件 :场地满足1.5.2。温 度 : 15℃~35℃;气压:86kPa~106kPa;相对湿度:45%~75%。1.8.2 测 量 步 骤被 测 天 线 与 射 频 信 号 源 在 规 定 的 条 件 下 连 接 , 给 被 测 天 线 施 加 指 定 频 率 的 规 定 功 率 , 持续 时 间 1h, 天 线 不 应 有 损 伤 或 损 坏 , 其 驻 波 比 满 足 要 求 。1.9 一般结构要求试验方法可以用验算、目测和机械的方法对天线结构进行检查,以验证材料、外形尺寸和结构设计、加工是否符合要求。1.10 环境试验方法1.10.1 环 境 试 验 的 项 目 、 要 求 和 方 法 见 表 1。表 1 环 境 试 验 项 目 、 要 求 和 方 法试 验 项 目 要求 试验方法 测量项目无源交调分析仪1 220试 验 项 目 要求 试验方法 测量项目低 温试 验温度试验样品温度稳定时间持续试验时间恢复时间温度变化速率-40℃ ± 3℃1 h2 h1 h1℃/min按GB/T2423.1中规定的方法进行高 温试 验温度试验样品温度稳定时间持续试验时间恢复时间温度变化速率+60℃ ± 2℃1 h2 h1 h1℃/min按GB/T2423.2中规定的方法进行驻波比交调冲 击试 验加速度冲击脉冲持续时间冲击次数300 m/s218 ms18按GB/T2423.5中规定的方法进行碰 撞试 验加速度碰撞脉冲持续时间每分钟碰撞次数总碰撞数次200 m/s26 ms40 ~ 80垂直方向400次,前后、左右水平方向各300次,共1000次按GB/T2423.6中规定的方法进行正 弦 振 动试 验频率单振幅三个互相垂直轴上各振动时间谐振点振幅试验时间1 ~ 30 Hz;30 ~ 55 Hz0.75 mm;0.25 mm0.5 h0.35 min1 min按GB/T2423.10中规定的方法进行全部电气性能汽 车 运 输试 验公路等级路程三级200 km包装好的产品或对运输敏感的电器部件,按标志“向上”或任意位置放置,汽车装有1/3的额定载重负荷,以20~40km/h的速度行驶;或在模拟振动台上进行。驻波比交调恒 定 湿热 试 验温度相对湿度试验时间恢复时间+40℃ ± 2℃90% ~ 95%24 h1 h按GB/T 2423.3中规定的方法进行驻波比交调风 载试 验 风速 36.9 m/s 在自然环境中验证冰 负 荷试 验 冰厚度 10 mm 在自然环境中验证结构要求21试 验 项 目 要求 试验方法 测量项目冲 水试 验雨强度倾斜角度时间4000 mm/h±600 mm/h45°2 h按GB/T 2423.38中规定的方法进行驻波比防水性能
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