資料介紹
天線的分類與選擇
移動通信天線的技術發(fā)展很快,最初中國主要使用普通的定向和全向型移動天線,后來普遍使用機械天線,現(xiàn)在一些省市的移動網(wǎng)已經(jīng)開始使用電調天線和雙極化移動天線。由于目前移動通信系統(tǒng)中使用的各種天線的使用頻率,增益和前后比等指標差別不大,都符合網(wǎng)絡指標要求,我們將重點從移動天線下傾角度改變對天線方向圖及無線網(wǎng)絡的影響方面,對上述幾種天線進行分析比較。
2.1 全向天線
全向天線,即在水平方向圖上表現(xiàn)為360°都均勻輻射,也就是平常所說的無方向性,在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束,一般情況下波瓣寬度越小,增益越大。全向天線在移動通信系統(tǒng)中一般應用與郊縣大區(qū)制的站型,覆蓋范圍大。
2.2 定向天線
定向天線,在在水平方向圖上表現(xiàn)為一定角度范圍輻射,也就是平常所說的有方向性,在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束,同全向天線一樣,波瓣寬度越小,增益越大。定向天線在移動通信系統(tǒng)中一般應用于城區(qū)小區(qū)制的站型,覆蓋范圍小,用戶密度大,頻率利用率高。
根據(jù)組網(wǎng)的要求建立不同類型的基站,而不同類型的基站可根據(jù)需要選擇不同類型的天線。選擇的依據(jù)就是上述技術參數(shù)。比如全向站就是采用了各個水平方向增益基本相同的全向型天線,而定向站就是采用了水平方向增益有明顯變化的定向型天線。一般在市區(qū)選擇水平波束寬度B為65°的天線,在郊區(qū)可選擇水平波束寬度B為65°、90°或120°的天線(按照站型配置和當?shù)氐乩憝h(huán)境而定),而在鄉(xiāng)村選擇能夠實現(xiàn)大范圍覆蓋的全向天線則是最為經(jīng)濟的。
2.3 機械天線
所謂機械天線,即指使用機械調整下傾角度的移動天線。
機械天線與地面垂直安裝好以后,如果因網(wǎng)絡優(yōu)化的要求,需要調整天線背面支架的位置改變天線的傾角來實現(xiàn)。在調整過程中,雖然天線主瓣方向的覆蓋距離明顯變化,但天線垂直分量和水平分量的幅值不變,所以天線方向圖容易變形。
實踐證明:機械天線的最佳下傾角度為1°-5°;當下傾角度在5°-10°變化時,其天線方向圖稍有變形但變化不大;當下傾角度在10°-15°變化時,其天線方向圖變化較大;當機械天線下傾15°后,天線方向圖形狀改變很大,從沒有下傾時的鴨梨形變?yōu)榧忓N形,這時雖然主瓣方向覆蓋距離明顯縮短,但是整個天線方向圖不是都在本基站扇區(qū)內,在相鄰基站扇區(qū)內也會收到該基站的信號,從而造成嚴重的系統(tǒng)內干擾。
另外,在日常維護中,如果要調整機械天線下傾角度,整個系統(tǒng)要關機,不能在調整天線傾角的同時進行監(jiān)測;機械天線調整天線下傾角度非常麻煩,一般需要維護人員爬到天線安放處進行調整;機械天線的下傾角度是通過計算機模擬分析軟件計算的理論值,同實際最佳下傾角度有一定的偏差;機械天線調整傾角的步進度數(shù)為1°,三階互調指標為-120dBc。
2.4 電調天線
所謂電調天線,即指使用電子調整下傾角度的移動天線。
電子下傾的原理是通過改變共線陣天線振子的相位,改變垂直分量和水平分量的幅值大小,改變合成分量場強強度,從而使天線的垂直方向性圖下傾。由于天線各方向的場強強度同時增大和減小,保證在改變傾角后天線方向圖變化不大,使主瓣方向覆蓋距離縮短,同時又使整個方向性圖在服務小區(qū)扇區(qū)內減小覆蓋面積但又不產(chǎn)生干擾。實踐證明,電調天線下傾角度在1°-5°變化時,其天線方向圖與機械天線的大致相同;當下傾角度在5°-10°變化時,其天線方向圖較機械天線的稍有改善;當下傾角度在10°-15°變化時,其天線方向圖較機械天線的變化較大;當機械天線下傾15°后,其天線方向圖較機械天線的明顯不同,這時天線方向圖形狀改變不大,主瓣方向覆蓋距離明顯縮短,整個天線方向圖都在本基站扇區(qū)內,增加下傾角度,可以使扇區(qū)覆蓋面積縮小,但不產(chǎn)生干擾,這樣的方向圖是我們需要的,因此采用電調天線能夠降低呼損,減小干擾。
另外,電調天線允許系統(tǒng)在不停機的情況下對垂直方向性圖下傾角進行調整,實時監(jiān)測調整的效果,調整傾角的步進精度也較高(為0.1°),因此可以對網(wǎng)絡實現(xiàn)精細調整;電調天線的三階互調指標為-150dBc,較機械天線相差30dBc,有利于消除鄰頻干擾和雜散干擾。
2.5 雙極化天線
雙極化天線是一種新型天線技術,組合了+45°和-45°兩副極化方向相互正交的天線并同時工作在收發(fā)雙工模式下,因此其最突出的優(yōu)點是節(jié)省單個定向基站的天線數(shù)量;一般GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)的定向基站(三扇區(qū))要使用9根天線,每個扇形使用3根天線(空間分集,一發(fā)兩收),如果使用雙極化天線,每個扇形只需要1根天線;同時由于在雙極化天線中,±45°的極化正交性可以保證+45°和-45°兩副天線之間的隔離度滿足互調對天線間隔離度的要求(≥30dB),因此雙極化天線之間的空間間隔僅需20-30cm;另外,雙極化天線具有電調天線的優(yōu)點,在移動通信網(wǎng)中使用雙極化天線同電調天線一樣,可以降低呼損,減小干擾,提高全網(wǎng)的服務質量。如果使用雙極化天線,由于雙極化天線對架設安裝要求不高,不需要征地建塔,只需要架一根直徑20cm的鐵柱,將雙極化天線按相應覆蓋方向固定在鐵柱上即可,從而節(jié)省基建投資,同時使基站布局更加合理,基站站址的選定更加容易。
對于天線的選擇,我們應根據(jù)自己移動網(wǎng)的覆蓋,話務量,干擾和網(wǎng)絡服務質量等實際情況,選擇適合本地區(qū)移動網(wǎng)絡需要的移動天線:
--- 在基站密集的高話務地區(qū),應該盡量采用雙極化天線和電調天線;
--- 在邊、郊等話務量不高,基站不密集地區(qū)和只要求覆蓋的地區(qū),可以使用傳統(tǒng)的機械天線。
我國目前的移動通信網(wǎng)在高話務密度區(qū)的呼損較高,干擾較大,其中一個重要原因是機械天線下傾角度過大,天線下傾角度過大,天線方向圖嚴重變形。要解決高話務區(qū)的容量不足,必須縮短站距,加大天線下傾角度,但是使用機械天線,下傾角度大于5°時,天線方向圖就開始變形,超過10°時,天線方向圖嚴重變形,因此采用機械天線,很難解決用戶高密度區(qū)呼損高、干擾大的問題。因此建議在高話務密度區(qū)采用電調天線或雙極化天線替換機械天線,替換下來的機械天線可以安裝在農(nóng)村,郊區(qū)等話務密度低的地區(qū)。
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