教學材料《WCDMA網絡專題優化》-5

第5章天線基礎知識及室外天線選型568375.5天線的工程參數5.6工程參數設計—天線下傾角5.8天線應用場景分類返回5.7天線的分類第5章天線基礎知識及室外天線選型9105.9天線的選擇5.10天線的安裝規范返回5.1移動通信電波的傳播特性5.1.1無線電波的傳播方式無線電波在空間中的傳播有4種情況:直射、反射、繞射和衍射，如圖5一1所示.

這幾種傳播情況是在不同的傳播環境下產生的。(1)直射:自由空間傳播(2)反射:在電波傳播的路徑上有一個體積遠大于電波波長的物體，電波不能繞射過該物體(3)繞射:在發射機與接收機之間有邊緣光滑且不規則的物體阻擋，該物體的尺寸與電波的波長接近，電波可以從該物體的邊緣繞射過去。(4)衍射:當電磁波的傳播路由上存在小于波長的物體，并且單位體積內這種障礙物體的數目非常巨大時，就會發生衍射。衍射發生在具有粗糙表面的小物體或其他不規則的物體，如樹葉、街道標志或燈柱等下一頁返回5.1移動通信電波的傳播特性5.1.2無線電波的衰落空間中電波的傳播由于阻擋、距離等多種因素使得其必然存在傳播損耗(又稱為衰落)。由于阻擋和反射的原因，當移動臺在移動時，在基站與移動臺之間有時有阻擋，有時沒有，其中最主要的有瑞利衰落和陰影衰落，一也就是我們常說的快衰落和慢衰落，如圖5-2所示。在陸地移動通信中，我們用以下三種傳播機制來描述無線信號。這三種傳播機制是根據距離尺度的大小來區分的:大尺度的傳播機制用來描述區域均值，它具有冪定律傳播特征，即中值信號功率與距離長度增加的某次冪成反比關系;中尺度的傳播機制描述的是陰影衰落，它是重疊在大尺度傳播特性的中值電平上的平均功率變化，當用分貝表示時，這種變化趨于正態分布，因而又稱為對數正態陰影;小尺度的傳播機制用于描述多徑衰落，它通常符合瑞利概率密度函數，又稱為瑞利衰落。衰落對信號傳播的影響如圖5一3所示。上一頁返回5.2基站天線概述5.2.，基站天線的產業技術發展概況在蜂窩移動通信系統中，天線是通信設備電路信號與空間輻射電磁波的轉換器，是空間無線通信的連接橋頭堡。蜂窩通信系統要求從基站到移動臺要有可靠的通信，所以其對天線系統有特別的要求。無線電發射機輸出的射頻信號功率，通過饋線(電纜)輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達接收地點后，由天線接下來(僅僅接收很小一部分功率)，并通過饋線送到無線電接收機?？梢?，天線是發射和接收電磁波的一個重要的無線電設備，沒有天線一也就沒有無線電通信。天線的增益、覆蓋方向、波束、可用驅動功率、天線配置、極化方式等都會影響系統間的通信性能。下一頁返回5.2基站天線概述1)中國天線企業的技術現狀和市場現狀據有關資料顯示，在移動通信、擴頻通信及微波通信等科技含量較高的民用基站天線、智能天線和藍牙天線領域，中國民族天線產品的市場占有率在我國整個天線市場只占20%左右，規模和實力與國際知名天線企業有很大的差距?？傮w來講，中國通訊天線民族企業表現出數量多、規模小和實力弱三大特點。據不完全統計，截至2002年上半年，我國從事通信天線生產的企業不下100家，尤其以中、小型企業居多。按全年生產和銷售總值來看，只有西安海天、深圳摩比、佛山健博通、三水盛路、中山通宇等少數幾家具備了200人以上的規模和3000萬以上的銷售額。2)國外天線企業的優勢上一頁下一頁返回5.2基站天線概述國外天線企業的優勢集中體現為資金實力雄厚、品牌知名度高、人才和技術儲備豐富等。他們中間不乏成長歷史超過半個世紀，年銷售額超過20億美元的國際知名品牌，而國內最大的天線廠，年銷售額也只不過一億多元人民幣。在中國成功加入WTO后，以亞倫、安德魯、阿爾貢、凱司林為首的國際知名天線企業紛紛在中國投資設廠，對中國民族天線企業造成了巨大沖擊。

3)天線行業的發展方向1897年馬可尼發明了天線并首次實現了無線通信，天線的發展歷史不過百年，但是由于其在雷達等軍事方面的應用，各國都非常重視，經過半個多世紀的大力發展，其在硬件技術上已比較成熟，目前天線設計正朝寬頻帶、多功能、高集成度的方向發展;雙極化、電子可調下傾、多頻段復用的各類天線也都陸續投入商用，智能天線技術也已取得長足進展。上一頁下一頁返回5.2基站天線概述5.2.2天線的輻射原理天線必須能將電臺設備中的電路信號高效率地轉化成自由空間的電磁波，或將空間電磁波轉化成電臺設備中的電路信號。天線輻射電磁波的效率和能力是一門很專業的微波技術，下面介紹一些最常用的天線振子的輻射原理。1.電偶極子的電磁波輻射我們將長度遠小于波長的導線稱作電偶極子。當導線上有交變電流流動時，就可以發生電磁波的輻射，輻射的能力與導線的長度和形狀有關。如圖5-4所示，若兩導線的距離很近，電場就被束縛在兩導線之間，輻射就很微弱;將兩導線張開，電場就散播在周圍空間.上一頁下一頁返回5.2基站天線概述輻射就增強必須指出，當導線的長度L遠小于波長A時，輻射就變得微弱;導線的長度L增大到可與波長相比擬時，導線上的電流將大大增加，從而形成較強的輻射2.對秤半波振子對稱振子是一種經典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個半波對稱振子可簡單地單獨使用或用作拋物面天線的饋源，也可采用多個半波對稱振子組成天線陣。兩臂長度相等的振子叫對稱振子。每臂長度為1/4波長、全長為1/2波長的振子，稱半波對稱振子，如圖5一5所示。上一頁下一頁返回5.2基站天線概述

另外，還有一種異型半波對稱振子，可看成是將全波對稱振子折合成一個窄長的矩形框，并把全波對稱振子的兩個端點相疊，這個窄長的矩形框稱為折合振子注意，折合振子的長度一也是1/2波長，故稱為半波折合振子，如圖5一6所示5.2.3移動通信基站天線的內部構造和種類1.定向板型振子陣列天線板狀定向天線是用得最為普遍的一類非常重要的基站天線。這種天線的優點是增益高、扇形區方向圖好、后瓣小、垂直面方向圖俯角控制方便、密封性能可靠以及使用壽命長。目前天線廠家的基站定向天線設計基本全部采用板型振子陣列結構，選用的振子主要有對稱振子和微帶振子兩種。天線外形如圖5-7所示。上一頁下一頁返回5.2基站天線概述1)板狀天線高增益的形成板狀天線的高增益主要是通過多個基本振子排列成天線陣而成，如圖5一8和圖5-9所示.2)對稱振子標準的半波對稱陣子(增加一附加振子以降低振子離地高度，減小天線厚度)如圖5一10所示.3)微帶振子微帶振子是半波振子的變形，它是利用1/4波長傳輸線原理而形成輻射的，結構如圖5一11所示.上一頁下一頁返回5.2基站天線概述4)基站天線的振子陣列結構板狀天線通常采用的陣列拓撲結構有以下幾種，如圖5一12所示。2.全問甲饋振子天線全向天線采用多個半波振子的串饋方式來實現輻射增益的合成和增強，如圖5一13所示.上一頁返回5.3天線技術參數的概念和意義5.3.，天線增益增益是設計天線系統最重要的參數，其定義與半波振子或全向天線有關。全向輻射器是假設在所有方向上的輻射功率相等。在某一方向的天線增益是該方向上它產生的場強除以全向輻射器在該方向產生的強度。天線增益一般常用dBd和dBi兩種單位。dBi用于表示天線在最大輻射方向場強相對于全向輻射器[如圖5一14(b)」的參考值;而相對于半波振子[如圖5一14(a)」的天線增益用dBd表示。兩者有一個固定的dB差值[如圖5一14(c)],即OdBd等于2.15dBi.下一頁返回5.3天線技術參數的概念和意義5.3.2輻射方向圖基站天線輻射方向圖可分為全向輻射方向圖和定向輻射方向圖兩大類，分別被稱為全向天線和定向天線。如圖s一巧所示，圖中(a)所示分別為全向天線的水平截面圖和立體輻射方向圖;圖中(b)所示分別為定向天線的水平截面圖和立體輻射方向圖。全向天線在同一水平面內各方向的輻射強度理論上是相等的，它適用于全向小區;圖中紅色所示為定向天線罩中的金屬反射板，它的存在使天線在水平面的輻射具備了方向性，適用于扇形小區的覆蓋。上一頁下一頁返回5.3天線技術參數的概念和意義5.3.3波瓣寬度水平波瓣寬度全向天線的水平波瓣寬度均為3600〔圖5一16(a)}，而定向天線的常見水平波瓣的寬度有200、300、650、900、1050、1200、1800多種〔圖5一16(b)〕。其中200,30。的天線一般增益較高，多用于狹長地帶或高速公路的覆蓋;650多用于密集城市地區典型基站三扇區配置的覆蓋;900多用于城鎮郊區典型基站三扇區配置的覆蓋;1050多用于地I’一人稀地區典型基站三扇區配置的覆蓋，如圖5一17所示.上一頁下一頁返回5.3天線技術參數的概念和意義2.垂直波瓣寬度天線的垂直波瓣3dB寬度與天線的增益、水平3dB寬度密不可分?；咎炀€的垂直波瓣3dB寬度多在10。左右。一般來說，在采用同類的天線設計技術條件下，增益相同的天線中，水平波瓣越寬的，垂直波瓣3dB越窄較窄的垂直波瓣3dB寬度將會產生較多的覆蓋死區，如圖5一18所示，同樣掛高的二副無下傾天線，紅色較寬的垂直波瓣產生的覆蓋死區范圍長度為OX"，藍色較窄的垂直波瓣死區范圍長度為OX.5.3.4頻段對各類基站而言，所選天線的工作頻段應包含要求的頻段。對于GSM900系統，工作頻段為890一960MHz,870一960MHz,807一960MHz和890一1880MHz的雙頻天線均可選。上一頁下一頁返回5.3天線技術參數的概念和意義5.3.5極化方式基站天線多采用線極化方式，如圖s一19所示。其中單極化天線多采用垂直線極化，雙極化天線多采用士4s。雙線極化。由于一根雙極化天線是由極化彼此正交的兩根天線封裝在同一天線罩中組成的，如圖5-20所示，采用雙線極化天線可以大大減少天線數目，簡化天線工程安裝，降低成本，減少天線占地空間。5.3.6下傾方式為了盡可能減少基站近區的覆蓋死區，同時盡量減少對其他相鄰基站的干擾，天線應避免過高架設，而且應采用下傾的方式。圖5一21中，黃色低架天線和綠色下傾天線產生的死區范圍OX'‘和OX'，均小于圖中藍色高架無下傾天線的死區范圍OX.上一頁下一頁返回5.3天線技術參數的概念和意義5.3.7天線的前后比天線的前后比指標與天線反射板的電尺寸有關，較大的電尺寸將提供較好的前后比指標。如水平波瓣3aB寬65。的天線的水平尺寸大于水平波瓣3dB寬90。的天線的水平尺寸，所以，水平波瓣3dB寬65。的天線的前后比一般會優于水平波瓣3dB寬90。的天線。室外基站天線的前后比一般應大于25dB，微蜂窩天線由于尺寸相對較小的緣故，天線的前后比指標應適當放寬。

5.3.8天線的輸入阻抗Zm5.3.9天線的駐波比天線駐波比是表示天饋線與基站(收發信機)匹配程度的指標。駐波比的定義如下:上一頁下一頁返回5.3天線技術參數的概念和意義5.3.10旁瓣抑制與零點填充由于天線一般要架設在鐵塔或樓頂高處來覆蓋服務區，所以對垂直面向上的旁瓣應盡量抑制，尤其是較大的第一副瓣，以減少不必要的能量浪費，同時要加強對垂直面向下旁瓣零點的補償，使這一區域的方向圖零深較淺，以改善對基站近區的覆蓋，減少近區覆蓋死區和盲點。圖5-23是基站天線有無零點填充效果的對比，其中橫坐標為離開基站的距離，縱坐標為地面信號強度值天線零點填充值=(垂直第一下零點幅值/最大輻射方向幅值)%=201g(垂直第一下零點幅值/最大輻射方向幅值)dB為確保對服務區的良好覆蓋，嚴格地說，不具備旁瓣抑制與零點填充特性的天線是不能使用的。上一頁下一頁返回5.3天線技術參數的概念和意義5.3.11三階互調多數國外品牌天線的三階互調指標可達到一150dBCC2x43dBtn。而一般天線的三階互調指標僅為一130dBCC2x43dBtn。這與天線的設計和連接器的選取有關，由于基站的接收信號比發射信號弱得多，所以一旦多路載頻的發射信號的交調產物落入接收頻段，基站將無法正常工作。5.3.12端口間的隔離度當使用多端口天線時，各個端口之間的隔離度應大于3oaB。如雙極化天線的兩個不同極化端口、室外雙頻天線的兩個不同頻段的端口之間以及雙頻雙極化天線的四個端口之間，其隔離度都大于3oaB.上一頁返回5.4天線電參數

天線是“發射或接收系統的一部分，為發射或接收電磁波而設計”，是無線通信系統的關鍵組成部分之一。因此，天線性能直接影響整個通信系統的運行狀態。從無線網絡規劃的角度來看，我們關心的與天線相關的參數可以分為兩個方面，一方面是代表天線性能的電參數，另一方面是影響網絡性能的工程參數。天線的基本功能是實現自由空間和導向設備間的電磁能量藕合。輻射模式(方向圖)、增益、輸入阻抗、駐波比、極化方式等參數是表征無線通信系統天線性能的重要參數?！巴ㄐ盘炀€行業標準”規定了不同天線各種參數的取值范圍，一般市場上供應的天線性能指標都會優于“行業標準”。下一頁返回5.4天線電參數5.4.，天線輻射模式天線輻射模式是天線輻射特性在空間坐標中的圖形化表示。輻射特性包括輻射強度、場強、相位、極化等。天線的輻射模式通常是從遠場點觀察的特性，它包括主瓣和旁瓣，其中主瓣是覆蓋輻射最大方向的輻射瓣，旁瓣是主瓣之外的、沿其他方向的輻射瓣。天線的方向圖是立體的。所謂水平波瓣圖，就是把天線方向圖沿水平方向縱切后得到的切面圖，如圖5一24所示垂直波瓣圖就是把天線方向圖沿垂直方向縱切后得到的切面圖，如圖5-25所示圖5-26是全向天線的水平波瓣角和垂直波瓣角。波瓣寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠，抗干擾能力越強。上一頁下一頁返回5.4天線電參數5.4.2天線增益天線是無源器件，僅僅起能量轉化作用而不能放大信號。天線增益與天線的方向性和效率有關。作為電磁能轉化設備，轉換效率反映了天線的性能，因此天線增益成為選擇基站天線最重要的參數。天線增益用來衡量天線朝一個特定方向收發信號的能力，是在指定方向上的輻射強度與天線各向均勻輻射情況時該方向對應輻射強度的比值。理想點源在空間的方向圖如圖5-27所示。將理想點源的方向圖和全向天線方向圖相比可以看出全向天線在水平方向上突出了一部分(正的增益)，在垂直方向上少了一部分(負的增益)，由此得出全向天線是把一個方向的能量貼補到另一個方向上來實現無源增益的，如圖5-29所示。上一頁下一頁返回5.4天線電參數5.4.3輸入阻抗天線可以看成一個諧振回路。一個諧振回路自然有其阻抗，對阻抗的要求就是要匹配，和天線相連的電路必須有與天線一樣的阻抗。天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。天線與饋線的連接的最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗，這時饋線終端沒有功率反射，饋線上沒有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較平緩。天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗。在日常維護中，一般用駐波比衡量匹配的優劣。一般移動通信天線的輸入阻抗為50歐5.4.4駐波比上一頁下一頁返回5.4天線電參數5.4.5天線的極化天線的極化就是指天線輻射時形成的電場強度方向。當電場強度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波，當電場強度方向平行于地面時，此電波就稱為水平極化波，如圖5一30.

電波的極化方式有三種:水平極化、垂直極化和圓極化其簡單的判斷方法，就是看振子的方向。振子是水平放的就是水平極化，垂直放的就是垂直極化。極化方式之所以重要，是因為要求發射方與接收方的極化方式必須一致，也就是說垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收，才能有好的接收效果。如果極化方式不一致，會有10dB到20dB的損失，稱為極化損失。上一頁下一頁返回5.4天線電參數當接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時，例如用水平極化的接收天線接收垂直極化的來波，天線就完全接收不到來波的能量，這種情況下極化損失最大，稱為極化完全隔離。5.4.6前后比前后比表明了天線對后瓣抑制的好壞。選用前后比低的天線，天線的后瓣有可能產生越區覆蓋，導致切換關系混亂，產生掉話。其值一般為25一30aB，應優先選用前后比為30的天線。天線的前后比如圖5-32所示上一頁返回5.5

天線的工程參數輻射模式、增益等電參數反映天線的性能，直接影響到無線信號的場強分布，對通信系統的運行有重要的影響。天線的工程參數同樣對系統的場強分布有重要的影響，如天線的高度、下傾角、方位角5.5.，天線的方位角1GCDMA系統的頻率復用系數為1。在無線接入系統中，天線的輻射模式在提高移動通信系統容量上扮演著重要角色。下一頁返回5.5

天線的工程參數扇化小區使用定向天線，即只覆蓋一個扇化小區的部分方向，從而減少共道干擾，增加系統容量理想三扇區的小區使用120。輻射模式的天線，就可以只接收到原1/3的小區信號，從而干擾減少2/3，這樣扇區的增益為3，容量一也相應地增加3倍。這只是在理想狀態下，實際天線的輻射模式中，各個天線的輻射模式有一定的重疊，干擾不會減少3倍。扇化增益可表示為:上一頁下一頁返回5.5

天線的工程參數5.5.2天線的高度接收機接收的信號功率與許多因素有關，可以歸納為兩類:(1)發射端和接收端參數。(2)地形、地物干擾。發射端和接收端參數包括發射功率、天線增益、饋線損耗、天線高度、工作頻率以及接收機和發射機之間的距離。而地形、地物干擾就是考慮發射機和接收機之間地形的起伏和地物的遮擋。所有傳播模型都與接收和發射天線的高度相關，因此天線的高度對路損有重要的影響。從發射端到接收端的覆蓋距離可以近似表示為:上一頁下一頁返回5.5

天線的工程參數5.5.3天線的下傾通過天線下傾使天線主瓣傾斜一定角度，減小到達相鄰站點的功率電平，即減少干擾。實際上，天線下傾角的取值與天線高度、覆蓋半徑、天線垂直波瓣、電子下傾角參數直接相關。在覆蓋半徑一定的情況下，天線越高，需要的下傾角越大，反之，如果天線高度一定，覆蓋半徑越小，天線下傾角越大在基站密集的城區，相互之間很容易形成干擾。為了使大部分能量都能輻射在覆蓋區內，減少對相鄰小區的干擾，設置天線的初始下傾角時，應使天線的主瓣上面的半功率點對準覆蓋區的邊緣，計算公式如下:上一頁下一頁返回5.5

天線的工程參數

在郊區、農村、公路、海面等，為了讓覆蓋盡量遠，可以減少初始下傾角，使主瓣的最大增益點對準覆蓋區的邊緣。下傾角的計算公式如下:上一頁返回5.6

工程參數設計—天線下傾角

基站定向天線的下傾能有效地降低蜂窩移動通信系統的同頻干擾和提高主瓣波束輻射能量在所覆蓋小區內的利用率。已有的場強計算表明并不是天線的下傾角越大，蜂窩小區的載波干擾比(ClI)就越好，且天線下傾過大會引起水平方向性圖發生畸變，小區的覆蓋范圍亦將隨著天線的下傾而減小。以天線主瓣的半功率角射線作為確定同頻干擾是否被有效降低和輻射能量是否被有效利用的邊界條件，可建立一個實用的表征天線下傾角動態范圍的關系式，以從某個側面來定性地說明和定量地解決部分問題。5.6.，設計條件的確定現有的設計方法認為:選擇基站天線下傾角的原則是使天線至本小區邊界的射線與天線至受干擾小區邊界的射線之間處于天線垂直方向圖中增益衰減變化最大的部分，這樣可以使受干擾小區產生的同頻干擾減至最小。下一頁返回5.6

工程參數設計—天線下傾角5.6.2幾何關系的導出首先考慮天線波束的主軸線與地球面上小區傳播距離末端處相交時的情況。設此時天線的下傾角為δ0，，天線的架高為h，小區的覆蓋距離為d。由此可列出:

為了更有效地提高載干比和利用主波束的輻射能量，使對受干擾小區產生的同頻干擾減至最小，應考慮當天線主波束上半部的半功率角射線與球面地上小區距離末端處相交時的情況。用類似的方法可解得其近似值為:上一頁下一頁返回5.6

工程參數設計—天線下傾角5.6.3分析(1)當天線的下傾角小于arcsin(hld)時，天線的輻射能量利用率似乎并不高，且天線下傾的作用亦沒有得到充分體現，而當天線的下傾角大于arcsin(h/d)+θ0.5時，預期的覆蓋距離有可能得不到保證，且方向圖將會發生明顯畸變。從幾何圖形上來看，天線下傾角的取值范圍為:上一頁下一頁返回5.6

工程參數設計—天線下傾角(2)如僅從現有的設計要求出發，為了滿足基站天線下傾角的選擇原則，即使天線至本小區邊界的射線與天線至受干擾小區邊界的射線之間處于天線垂直方向圖中增益衰減變化最大的部分，則天線的下傾角位置似乎應在8，角附近。(3)天線架設得越高或覆蓋距離越短，天線的下傾角就越大，反之就越小。即天線的下傾角不是固定不變的，一也不是可以任意擴大的，它與架設高度和覆蓋距離都有關5.6.4下傾天線的天面高度利用大樓頂面安裝定向天線時，必須注意避免大樓的邊沿阻擋波束的輻射?？紤]天線距樓頂的高度與天線距樓頂邊沿的關系問題既有技術上的要求，又有經濟上的因素。

1.已有的分析上一頁下一頁返回5.6

工程參數設計—天線下傾角

已有的分析是以天線的垂直波束不受大樓邊沿阻擋為條件，利用平面幾何的方法進行計算。另一種方法則是按天線的方向圖應滿足第一菲涅爾半徑的要求來進行分析的。相對而言，前一種方法所給出的公式是較為簡潔的，故本書后面所給出的分析主要是按平面幾何的方法進行的。2.天線下傾后天面高度和大樓邊緣的關系如圖5-33所示，已知小區半徑:，天線的總高h,設2氏s為天線方向圖的半功率波瓣寬度。取天線的下傾角為:上一頁返回5.7

天線的分類5.7.，天線的分類介紹天線品種繁多，以供不同頻率、不同用途、不同場合、不同要求等不同情況下使用對于眾多品種的天線，有多種分類方法(1)按用途分類，可分為通信天線、電視天線、雷達天線等(2)按工作頻段分類，可分為短波天線、超短波天線、微波天線等(3)按外形分類，可分為線狀天線、面狀天線等(4)按方向性分類，可分為全向天線、定向天線等根據我國“通信天線行業標準”的規定，移動通信系統基站的天線分為三類:(1)全向天線。(2)定向單極化天線。(3)定向+-45。雙極化天線。下一頁返回5.7

天線的分類5.7.2天線的參數下面以Andrew天線為例，介紹WCDMA650定向1450雙極化和650定向單極化天線電參數的取值范圍，以Kathrein全向天線為例介紹全向天線的電參數取值。1.650定向士450雙極化天線該天線的電參數的取值如表5一1所示。3.3600全向天線3600全向天線的電參數取值如表5一3所示。上一頁返回5.8

天線應用場景分類5.8.1密集城區密集城區如圖5一34所示.5.8.2一般城區(城鎮)一般城區(城鎮)如圖5一35所示5.8.3郊區(鄉鎮)、農村郊區(鄉鎮)、農村如圖5一36所示5.8.4鐵路、高速公路(或公路)鐵路、高速公路(或公路)如圖5一37所示5.8.5風景區風景區如圖5一38所示.返回5.9天線的選擇天線選擇的基本原則是:(1)要選擇有第三方檢驗證明的、定型的天線型號，產品要按信息產業部的標準。(2)進行環境試驗，如高溫試驗、低溫試驗、振動試驗、沖擊試驗、運輸試驗等(3)天線的駐波比及三階互調指標要經過100%檢測。(4)對1GCDMA無線系統，所選天線的工作頻段應包含協議要求的頻段，上行頻段為1920一1980MHz，下行頻段為2110~2170MHz。選擇帶寬以滿足需要為準(5)選擇賦形天線(上旁瓣抑制、下旁瓣零值填充)，可以降低其他基站帶來的干擾，下一頁返回5.9天線的選擇(6)在密集城區和環境復雜地區，選擇有電子下傾的天線。(7)在城區，以選擇65°定向145°雙極化天線為主(8)在公路，以選擇30°或65°定向145°雙極化天線為主(9)對于高增益天線，在確保電性能前提下，應盡量選擇尺寸短的天線5.9.，高密集城區

1.話務量高密集區在北京、上海等大城市的密集城區，覆蓋區以高級商業中心和高級寫字樓為主。由于基站數目多，每個基站的覆蓋半徑較小，而且在覆蓋區內還存在大量室內覆蓋系統，密集市區站點的高低起伏比較大，規劃站點的選擇非常困難。上一頁下一頁返回5.9天線的選擇密集城區的無線環境極其復雜多變，RF系統的調整概率比較大。綜合上述理由，必須控制城區基站的覆蓋半徑，因此需較大的下傾角，以減少對相鄰小區的干擾。使用過大的機械下傾角會帶來天線波束的畸變，使無線信號不但更加難以控制，還給優化工作帶來極大的不便。因此，必須使用具有電子下傾的天線。在話務量非常高的密集市區，基站間的距離大約為300一500m，必須選擇可調電子下f而的天線或固寧中子下f而60以下的天線(表5一4).在天線安裝時，其緊固件可以提供140左右的機械下傾。在實際工程中，當機械下傾超過100時，天線的主瓣就會出現畸變，因此機械下傾不宜超過1000電子下傾和機械下傾配合使用時，我們可以使水平半功率寬度在主瓣下傾100~200范圍內無異常變化，以滿足高話務密集城區對基站半徑的控制需要。上一頁下一頁返回5.9天線的選擇2.話務量中等密集區。對于省會城市或北京、上海等城區的次中心區，覆蓋區內有大量的商業區，有少量的高級住宅?；鹃g距離大約在500一700m，同樣基站密度大，覆蓋半徑小。為了有效地控制對相鄰扇區的干擾，必須選擇內置電子下傾在4°一6°，水平半功率瓣寬65。的定向天線，以保證主瓣在下傾6°一16°內水平半功率寬度無變化，從而滿足對中密話區覆蓋且不干擾的要求(表5一5)。

3.話務量較低密集區此類覆蓋區以規劃整齊的商品居民小區為主，有少量商務樓。基站間的距離可能更大一些，大約在700~900m。選擇內置電子下傾為2°~4°的，水平半功率瓣寬65。的定向天線，可保證天線的主瓣在下傾2。一14。內水平半功率寬度無變化，以滿足對低密話區覆蓋且不干擾的要求(表5一6)。上一頁下一頁返回5.9天線的選擇5.9.2一般城區一般市區以居民住宅為主，如規劃整齊的商品小區、企事業單位家屬小區和普通的居民住宅，其間有低矮平房和舊式二層樓房。這些區域的話務量不大，而且覆蓋區房屋低矮，傳播環境比較好，主要考慮覆蓋大的要求，基站間距在1一2km，可以選用單極化空間分集或雙極化天線，如增益較高的(17dB)65°定向天線，或在網絡的邊緣選擇(11dB)90。定向天線，如表5-7所示

5.9.3郊區、鄉鎮、農村地區這類地區的話務量很小，主要考慮大覆蓋，與覆蓋區低矮的房屋相比基站都比較高，無線傳播環境好。在方向性明確的覆蓋區，盡可能選擇65°定向天線，選擇的天線和一般城區天線基本一致上一頁下一頁返回5.9天線的選擇覆蓋區有一定的方向性時，若想同時要兼顧有少量話務需求而覆蓋范圍很大的區域，就盡量選擇900高增益天線。當覆蓋區沒有明確的方向性，而覆蓋區相對比較寬闊時，可以選擇高增益全向天線，為了避免由于天線掛高過高，造成“燈下黑”的現象，根據基站架設高度，可選擇主波束下傾30,50,70的全向天線(表5一8)。

5.9.4鐵路、高速公路(或公路)1.平原、草原公路平原和草原的公路(高速公路)地勢平坦，視野非常開闊。相對高度為50m的基站的覆蓋半徑在5一8km，甚至更遠如果只考慮公路的無縫覆蓋，可以選擇水平和垂直波瓣束比較窄的、高增益的天線(表5一9)。上一頁下一頁返回5.9天線的選擇

如果考慮公路覆蓋，同時兼顧其他區域的覆蓋，可以根據實際的環境選擇65°,90°,360°天線(表5一10)。

2.丘凌、山區公路山區和丘陵地帶的公路、高速公路都分布在山間谷地，對話務量的需求很小。一般公路兩側是山體，而且公路經常被山體遮擋，無線信號的多徑和衰減比較嚴重。基站的覆蓋半徑在3一5km，甚至更小。在這樣的無線環境中，應選擇水平波瓣束窄、增益高的天線這樣電磁能量更集中，可獲得較好的覆蓋效果(表5一11).3.穿越城鎮的公路對于既要覆蓋鐵路、公路，又要覆蓋鄉鎮的小話務量地區，一般采用全向天線或大水平波瓣角的天線，以便于城鎮和公路的覆蓋(表5一12).上一頁下一頁返回5.9天線的選擇4.益山公路對于此種地區，需要根據覆蓋區內的地形、地物、山體高度的變化、基站位置以及覆蓋半徑來選取天線(表5一13)。5.9.5風景區1.遠離城市的景區名山大川等自然景區一般都遠離喧囂的城市。景區與城市的無線信號在地理空間上是被隔離的，景區的無線信號不會與市區的無線信號混雜。這些自然風景區都有很強的季節性，而且風景區的游客相對集中，其主要集中某些比較固定的景點。在這樣的風景區天線高度沒有限制，在容量要求不大的情況下，一般選擇在風景區的制高點建設機房，此時一般選擇全向天線(表5一14).上一頁下一頁返回5.9天線的選擇

對于熱點景區和容量要求比較大的風景區，必須考慮利用山體或自然環境的隔離，采取分層覆蓋的方案，這個時候適合選擇水平波束小、增益小、易于控制的天線(表5一15).2.城幣近郊景區近郊景區由于距離市區比較近，很容易出現與市區基站的重疊覆蓋，因此基站高度要嚴格控制，避免對市區基站的干擾(表5一16).3.城幣中心景區城市中心景區具有非常高的人文價值，其價值不能用金錢來衡量?？紤]到景區的安全，是不能建設室內分布系統的，只能通過在近距離建設基站，利用室外信號的覆蓋解決室內覆蓋的問題。另外，這些景區都處于城市的中心地帶，對整個市區的無線網絡具有非常大的影響。所以，對于這樣的景區，盡量選擇高增益的、水平波瓣角窄的、垂直波瓣角寬的天線(表5一17).上一頁返回5.10

天線的安裝規范5.10.1，基站天線的工程安裝(1)安裝天線固定支架，使支架處于折疊狀態，如圖5一39所示。

5.10.2天饋系統調測(1)用指南針來確定天線輻射面的方向同正北的差異角，根據相鄰扇區天線的差異角確定相鄰天線輻射方向之間的夾角。若其不符合網絡規劃的要求，則需適當調整天線角度。(2)測量天饋系統駐波比，若其不合設計要求(一般小于1.5)，則檢查各接頭的連接情況下一頁返回5.10

天線的安裝規范5.10.3抱桿天線的安裝1.袍桿正直由于抱桿本身彎曲或抱桿安裝問題而造成的抱桿傾斜，會直接影響定向天線下傾角的準確性和全向天線的接收效果。因此，首先要確保安裝天線的抱桿正直，可以使用線錘檢查。這樣才能保證全向天線安裝后垂直于地面，定向天線的下傾角必須使用傾角測試儀來測量，機械下傾應該包含抱桿工程上的傾斜和彎曲情況。2.防雷設計為避免基站，特別是高山站天線系統所引入的雷害，達到確?；緲嬛?、工作人員的安全以及站內通信設備的安全和正常工作，安裝天線時必須考慮防雷措施。上一頁下一頁返回5.10

天線的安裝規范3.分集接收在移動通信中，由于多徑傳輸使信號產生快衰落，衰落電平的變化幅度可達30dB,每秒鐘近20次，天線分集技術能夠大大降低接收信號的衰落程度，提高鏈路質量。天線空間間距的確定原則是確保各天線分支不相關或近似不相關衰落。利用各分支信號的互相關系數來度量信號間的獨立性，接收信號的相關系數要小于0.7.1)單極化天線的分集距離基站需要的水平分集距離為20A，垂直空間要求的分集距離約為15λ。在保持基站天線間距不變的條件下，增加基站天線的高度可以減小各天線接收信號的相關性。水平空間分集的分集增益約為3一5dB，垂直空間分集的增益約為2~4dB。水平空間分集的性能好于垂直空間分集。上一頁下一頁返回5.10

天線的安裝規范

在實際工程中，為了實施上的需要，同一扇區兩個單極化天線的水平分集距離的最小取值不小于10A，如表5一18所示

2)雙極化天線分集它利用在同一地點兩個極化方向上相互正交的天線發出的信號可以呈現不相關的衰落特性這一特點進行分集接收，即在收發端天線上安裝145。極化天線，把得到的兩路衰落特性不相關的信號進行極化分集。

4.大線隔離

1)同系統天線隔離其是指同一系統不同扇區天線隔離的距離大于0.6m。在實際工程中，支臂架上安裝m左右的天線抱桿支臂，天線就安裝在天線抱桿上，如圖5一40所示。上一頁下一頁返回5.10

天線的安裝規范2)異系統天線隔離系統間干擾會給系統帶來3種問題，即加性噪聲干擾、被干擾接收機的阻塞和互調干擾。解決干擾的常用方法有空間隔離、降低干擾源的功率和增加濾波器隔離。利用異系統扇區天線隔離距離，是最常見和有效的方法?？臻g隔離對解決加性噪聲干擾和接收機阻塞以及互調干擾都是有效的。隔離的大小取決于各個干擾所需要的最大隔離度。

3)G網天線隔離由于移動通信的迅猛發展，目前全國許多地區存在多網并存的局面，即A,B,G三網并存，其中有些地區的G網還包括GSM9000和GSM1800。為了充分利用資源，實現資源共享，一般采用天線共塔的形式。這就涉及天線的正確安裝問題，即如何安裝才能盡可能地減小天線之間的相互影響。上一頁下一頁返回5.10

天線的安裝規范在工程中一般用隔離度指標來衡量，通常要求隔離度應至少大于30dB，為滿足該要求，常采用使天線在垂直方向隔開或在水平方向隔開的方法實踐證明，在天線間距相同時，垂直安裝比水平安裝能獲得更大的隔離度。根據理論分析，要求WCDMA基站和GSM1800基站隔離為78.87dB，應隔離的空間距離如表5一19所示。上一頁下一頁返回5.10

天線的安裝規范4)PHS天線隔離根據3GPP協議對WCDMA的指標要求，針對常見的幾種PHS基站做互干擾分析。在工程應用中，當WCDMA基站和PHS基站共站址時，要求WCDMA基站和PHS基站隔離最小為84dB，采用空間隔離方法，兩個基站間隔離的距離要求如表5-20所示

5)CDMA1900天線隔離根據理論分析，要求WCDMA基站和CDMA1.9G基站隔離為91dB，應隔離的空間距離如表5一21所示5.10.4鐵塔天線的安裝上一頁下一頁返回5.10

天線的安裝規范在實際工程實施中，利用離開鐵塔平臺距離大于1m的支臂來架設天線，不同平臺天線的垂直間距應大于1m?？偟膩碚f，在鐵塔上安裝天線應注意以下幾個問題:(l)定向天線塔側安裝。為減少天線鐵塔對天線方向性圖的影響，在安