教学材料《WCDMA网络专题优化》-5

第5章天线基础知识及室外天线选型568375.5天线的工程参数5.6工程参数设计—天线下倾角5.8天线应用场景分类返回5.7天线的分类第5章天线基础知识及室外天线选型9105.9天线的选择5.10天线的安装规范返回5.1移动通信电波的传播特性5.1.1无线电波的传播方式无线电波在空间中的传播有4种情况:直射、反射、绕射和衍射，如图5一1所示.

这几种传播情况是在不同的传播环境下产生的。(1)直射:自由空间传播(2)反射:在电波传播的路径上有一个体积远大于电波波长的物体，电波不能绕射过该物体(3)绕射:在发射机与接收机之间有边缘光滑且不规则的物体阻挡，该物体的尺寸与电波的波长接近，电波可以从该物体的边缘绕射过去。(4)衍射:当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍物体的数目非常巨大时，就会发生衍射。衍射发生在具有粗糙表面的小物体或其他不规则的物体，如树叶、街道标志或灯柱等下一页返回5.1移动通信电波的传播特性5.1.2无线电波的衰落空间中电波的传播由于阻挡、距离等多种因素使得其必然存在传播损耗(又称为衰落)。由于阻挡和反射的原因，当移动台在移动时，在基站与移动台之间有时有阻挡，有时没有，其中最主要的有瑞利衰落和阴影衰落，一也就是我们常说的快衰落和慢衰落，如图5-2所示。在陆地移动通信中，我们用以下三种传播机制来描述无线信号。这三种传播机制是根据距离尺度的大小来区分的:大尺度的传播机制用来描述区域均值，它具有幂定律传播特征，即中值信号功率与距离长度增加的某次幂成反比关系;中尺度的传播机制描述的是阴影衰落，它是重叠在大尺度传播特性的中值电平上的平均功率变化，当用分贝表示时，这种变化趋于正态分布，因而又称为对数正态阴影;小尺度的传播机制用于描述多径衰落，它通常符合瑞利概率密度函数，又称为瑞利衰落。衰落对信号传播的影响如图5一3所示。上一页返回5.2基站天线概述5.2.，基站天线的产业技术发展概况在蜂窝移动通信系统中，天线是通信设备电路信号与空间辐射电磁波的转换器，是空间无线通信的连接桥头堡。蜂窝通信系统要求从基站到移动台要有可靠的通信，所以其对天线系统有特别的要求。无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线(电缆)输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来(仅仅接收很小一部分功率)，并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线一也就没有无线电通信。天线的增益、覆盖方向、波束、可用驱动功率、天线配置、极化方式等都会影响系统间的通信性能。下一页返回5.2基站天线概述1)中国天线企业的技术现状和市场现状据有关资料显示，在移动通信、扩频通信及微波通信等科技含量较高的民用基站天线、智能天线和蓝牙天线领域，中国民族天线产品的市场占有率在我国整个天线市场只占20%左右，规模和实力与国际知名天线企业有很大的差距。总体来讲，中国通讯天线民族企业表现出数量多、规模小和实力弱三大特点。据不完全统计，截至2002年上半年，我国从事通信天线生产的企业不下100家，尤其以中、小型企业居多。按全年生产和销售总值来看，只有西安海天、深圳摩比、佛山健博通、三水盛路、中山通宇等少数几家具备了200人以上的规模和3000万以上的销售额。2)国外天线企业的优势上一页下一页返回5.2基站天线概述国外天线企业的优势集中体现为资金实力雄厚、品牌知名度高、人才和技术储备丰富等。他们中间不乏成长历史超过半个世纪，年销售额超过20亿美元的国际知名品牌，而国内最大的天线厂，年销售额也只不过一亿多元人民币。在中国成功加入WTO后，以亚伦、安德鲁、阿尔贡、凯司林为首的国际知名天线企业纷纷在中国投资设厂，对中国民族天线企业造成了巨大冲击。

3)天线行业的发展方向1897年马可尼发明了天线并首次实现了无线通信，天线的发展历史不过百年，但是由于其在雷达等军事方面的应用，各国都非常重视，经过半个多世纪的大力发展，其在硬件技术上已比较成熟，目前天线设计正朝宽频带、多功能、高集成度的方向发展;双极化、电子可调下倾、多频段复用的各类天线也都陆续投入商用，智能天线技术也已取得长足进展。上一页下一页返回5.2基站天线概述5.2.2天线的辐射原理天线必须能将电台设备中的电路信号高效率地转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成电台设备中的电路信号。天线辐射电磁波的效率和能力是一门很专业的微波技术，下面介绍一些最常用的天线振子的辐射原理。1.电偶极子的电磁波辐射我们将长度远小于波长的导线称作电偶极子。当导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图5-4所示，若两导线的距离很近，电场就被束缚在两导线之间，辐射就很微弱;将两导线张开，电场就散播在周围空间.上一页下一页返回5.2基站天线概述辐射就增强必须指出，当导线的长度L远小于波长A时，辐射就变得微弱;导线的长度L增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，从而形成较强的辐射2.对秤半波振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独使用或用作抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。两臂长度相等的振子叫对称振子。每臂长度为1/4波长、全长为1/2波长的振子，称半波对称振子，如图5一5所示。上一页下一页返回5.2基站天线概述

另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子注意，折合振子的长度一也是1/2波长，故称为半波折合振子，如图5一6所示5.2.3移动通信基站天线的内部构造和种类1.定向板型振子阵列天线板状定向天线是用得最为普遍的一类非常重要的基站天线。这种天线的优点是增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能可靠以及使用寿命长。目前天线厂家的基站定向天线设计基本全部采用板型振子阵列结构，选用的振子主要有对称振子和微带振子两种。天线外形如图5-7所示。上一页下一页返回5.2基站天线概述1)板状天线高增益的形成板状天线的高增益主要是通过多个基本振子排列成天线阵而成，如图5一8和图5-9所示.2)对称振子标准的半波对称阵子(增加一附加振子以降低振子离地高度，减小天线厚度)如图5一10所示.3)微带振子微带振子是半波振子的变形，它是利用1/4波长传输线原理而形成辐射的，结构如图5一11所示.上一页下一页返回5.2基站天线概述4)基站天线的振子阵列结构板状天线通常采用的阵列拓扑结构有以下几种，如图5一12所示。2.全问甲馈振子天线全向天线采用多个半波振子的串馈方式来实现辐射增益的合成和增强，如图5一13所示.上一页返回5.3天线技术参数的概念和意义5.3.，天线增益增益是设计天线系统最重要的参数，其定义与半波振子或全向天线有关。全向辐射器是假设在所有方向上的辐射功率相等。在某一方向的天线增益是该方向上它产生的场强除以全向辐射器在该方向产生的强度。天线增益一般常用dBd和dBi两种单位。dBi用于表示天线在最大辐射方向场强相对于全向辐射器[如图5一14(b)」的参考值;而相对于半波振子[如图5一14(a)」的天线增益用dBd表示。两者有一个固定的dB差值[如图5一14(c)],即OdBd等于2.15dBi.下一页返回5.3天线技术参数的概念和意义5.3.2辐射方向图基站天线辐射方向图可分为全向辐射方向图和定向辐射方向图两大类，分别被称为全向天线和定向天线。如图s一巧所示，图中(a)所示分别为全向天线的水平截面图和立体辐射方向图;图中(b)所示分别为定向天线的水平截面图和立体辐射方向图。全向天线在同一水平面内各方向的辐射强度理论上是相等的，它适用于全向小区;图中红色所示为定向天线罩中的金属反射板，它的存在使天线在水平面的辐射具备了方向性，适用于扇形小区的覆盖。上一页下一页返回5.3天线技术参数的概念和意义5.3.3波瓣宽度水平波瓣宽度全向天线的水平波瓣宽度均为3600〔图5一16(a)}，而定向天线的常见水平波瓣的宽度有200、300、650、900、1050、1200、1800多种〔图5一16(b)〕。其中200,30。的天线一般增益较高，多用于狭长地带或高速公路的覆盖;650多用于密集城市地区典型基站三扇区配置的覆盖;900多用于城镇郊区典型基站三扇区配置的覆盖;1050多用于地I’一人稀地区典型基站三扇区配置的覆盖，如图5一17所示.上一页下一页返回5.3天线技术参数的概念和意义2.垂直波瓣宽度天线的垂直波瓣3dB宽度与天线的增益、水平3dB宽度密不可分。基站天线的垂直波瓣3dB宽度多在10。左右。一般来说，在采用同类的天线设计技术条件下，增益相同的天线中，水平波瓣越宽的，垂直波瓣3dB越窄较窄的垂直波瓣3dB宽度将会产生较多的覆盖死区，如图5一18所示，同样挂高的二副无下倾天线，红色较宽的垂直波瓣产生的覆盖死区范围长度为OX"，蓝色较窄的垂直波瓣死区范围长度为OX.5.3.4频段对各类基站而言，所选天线的工作频段应包含要求的频段。对于GSM900系统，工作频段为890一960MHz,870一960MHz,807一960MHz和890一1880MHz的双频天线均可选。上一页下一页返回5.3天线技术参数的概念和意义5.3.5极化方式基站天线多采用线极化方式，如图s一19所示。其中单极化天线多采用垂直线极化，双极化天线多采用士4s。双线极化。由于一根双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的，如图5-20所示，采用双线极化天线可以大大减少天线数目，简化天线工程安装，降低成本，减少天线占地空间。5.3.6下倾方式为了尽可能减少基站近区的覆盖死区，同时尽量减少对其他相邻基站的干扰，天线应避免过高架设，而且应采用下倾的方式。图5一21中，黄色低架天线和绿色下倾天线产生的死区范围OX'‘和OX'，均小于图中蓝色高架无下倾天线的死区范围OX.上一页下一页返回5.3天线技术参数的概念和意义5.3.7天线的前后比天线的前后比指标与天线反射板的电尺寸有关，较大的电尺寸将提供较好的前后比指标。如水平波瓣3aB宽65。的天线的水平尺寸大于水平波瓣3dB宽90。的天线的水平尺寸，所以，水平波瓣3dB宽65。的天线的前后比一般会优于水平波瓣3dB宽90。的天线。室外基站天线的前后比一般应大于25dB，微蜂窝天线由于尺寸相对较小的缘故，天线的前后比指标应适当放宽。

5.3.8天线的输入阻抗Zm5.3.9天线的驻波比天线驻波比是表示天馈线与基站(收发信机)匹配程度的指标。驻波比的定义如下:上一页下一页返回5.3天线技术参数的概念和意义5.3.10旁瓣抑制与零点填充由于天线一般要架设在铁塔或楼顶高处来覆盖服务区，所以对垂直面向上的旁瓣应尽量抑制，尤其是较大的第一副瓣，以减少不必要的能量浪费，同时要加强对垂直面向下旁瓣零点的补偿，使这一区域的方向图零深较浅，以改善对基站近区的覆盖，减少近区覆盖死区和盲点。图5-23是基站天线有无零点填充效果的对比，其中横坐标为离开基站的距离，纵坐标为地面信号强度值天线零点填充值=(垂直第一下零点幅值/最大辐射方向幅值)%=201g(垂直第一下零点幅值/最大辐射方向幅值)dB为确保对服务区的良好覆盖，严格地说，不具备旁瓣抑制与零点填充特性的天线是不能使用的。上一页下一页返回5.3天线技术参数的概念和意义5.3.11三阶互调多数国外品牌天线的三阶互调指标可达到一150dBCC2x43dBtn。而一般天线的三阶互调指标仅为一130dBCC2x43dBtn。这与天线的设计和连接器的选取有关，由于基站的接收信号比发射信号弱得多，所以一旦多路载频的发射信号的交调产物落入接收频段，基站将无法正常工作。5.3.12端口间的隔离度当使用多端口天线时，各个端口之间的隔离度应大于3oaB。如双极化天线的两个不同极化端口、室外双频天线的两个不同频段的端口之间以及双频双极化天线的四个端口之间，其隔离度都大于3oaB.上一页返回5.4天线电参数

天线是“发射或接收系统的一部分，为发射或接收电磁波而设计”，是无线通信系统的关键组成部分之一。因此，天线性能直接影响整个通信系统的运行状态。从无线网络规划的角度来看，我们关心的与天线相关的参数可以分为两个方面，一方面是代表天线性能的电参数，另一方面是影响网络性能的工程参数。天线的基本功能是实现自由空间和导向设备间的电磁能量藕合。辐射模式(方向图)、增益、输入阻抗、驻波比、极化方式等参数是表征无线通信系统天线性能的重要参数。“通信天线行业标准”规定了不同天线各种参数的取值范围，一般市场上供应的天线性能指标都会优于“行业标准”。下一页返回5.4天线电参数5.4.，天线辐射模式天线辐射模式是天线辐射特性在空间坐标中的图形化表示。辐射特性包括辐射强度、场强、相位、极化等。天线的辐射模式通常是从远场点观察的特性，它包括主瓣和旁瓣，其中主瓣是覆盖辐射最大方向的辐射瓣，旁瓣是主瓣之外的、沿其他方向的辐射瓣。天线的方向图是立体的。所谓水平波瓣图，就是把天线方向图沿水平方向纵切后得到的切面图，如图5一24所示垂直波瓣图就是把天线方向图沿垂直方向纵切后得到的切面图，如图5-25所示图5-26是全向天线的水平波瓣角和垂直波瓣角。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。上一页下一页返回5.4天线电参数5.4.2天线增益天线是无源器件，仅仅起能量转化作用而不能放大信号。天线增益与天线的方向性和效率有关。作为电磁能转化设备，转换效率反映了天线的性能，因此天线增益成为选择基站天线最重要的参数。天线增益用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，是在指定方向上的辐射强度与天线各向均匀辐射情况时该方向对应辐射强度的比值。理想点源在空间的方向图如图5-27所示。将理想点源的方向图和全向天线方向图相比可以看出全向天线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(负的增益)，由此得出全向天线是把一个方向的能量贴补到另一个方向上来实现无源增益的，如图5-29所示。上一页下一页返回5.4天线电参数5.4.3输入阻抗天线可以看成一个谐振回路。一个谐振回路自然有其阻抗，对阻抗的要求就是要匹配，和天线相连的电路必须有与天线一样的阻抗。天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。天线与馈线的连接的最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。在日常维护中，一般用驻波比衡量匹配的优劣。一般移动通信天线的输入阻抗为50欧5.4.4驻波比上一页下一页返回5.4天线电参数5.4.5天线的极化天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波，当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波，如图5一30.

电波的极化方式有三种:水平极化、垂直极化和圆极化其简单的判断方法，就是看振子的方向。振子是水平放的就是水平极化，垂直放的就是垂直极化。极化方式之所以重要，是因为要求发射方与接收方的极化方式必须一致，也就是说垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收，才能有好的接收效果。如果极化方式不一致，会有10dB到20dB的损失，称为极化损失。上一页下一页返回5.4天线电参数当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时，例如用水平极化的接收天线接收垂直极化的来波，天线就完全接收不到来波的能量，这种情况下极化损失最大，称为极化完全隔离。5.4.6前后比前后比表明了天线对后瓣抑制的好坏。选用前后比低的天线，天线的后瓣有可能产生越区覆盖，导致切换关系混乱，产生掉话。其值一般为25一30aB，应优先选用前后比为30的天线。天线的前后比如图5-32所示上一页返回5.5

天线的工程参数辐射模式、增益等电参数反映天线的性能，直接影响到无线信号的场强分布，对通信系统的运行有重要的影响。天线的工程参数同样对系统的场强分布有重要的影响，如天线的高度、下倾角、方位角5.5.，天线的方位角1GCDMA系统的频率复用系数为1。在无线接入系统中，天线的辐射模式在提高移动通信系统容量上扮演着重要角色。下一页返回5.5

天线的工程参数扇化小区使用定向天线，即只覆盖一个扇化小区的部分方向，从而减少共道干扰，增加系统容量理想三扇区的小区使用120。辐射模式的天线，就可以只接收到原1/3的小区信号，从而干扰减少2/3，这样扇区的增益为3，容量一也相应地增加3倍。这只是在理想状态下，实际天线的辐射模式中，各个天线的辐射模式有一定的重叠，干扰不会减少3倍。扇化增益可表示为:上一页下一页返回5.5

天线的工程参数5.5.2天线的高度接收机接收的信号功率与许多因素有关，可以归纳为两类:(1)发射端和接收端参数。(2)地形、地物干扰。发射端和接收端参数包括发射功率、天线增益、馈线损耗、天线高度、工作频率以及接收机和发射机之间的距离。而地形、地物干扰就是考虑发射机和接收机之间地形的起伏和地物的遮挡。所有传播模型都与接收和发射天线的高度相关，因此天线的高度对路损有重要的影响。从发射端到接收端的覆盖距离可以近似表示为:上一页下一页返回5.5

天线的工程参数5.5.3天线的下倾通过天线下倾使天线主瓣倾斜一定角度，减小到达相邻站点的功率电平，即减少干扰。实际上，天线下倾角的取值与天线高度、覆盖半径、天线垂直波瓣、电子下倾角参数直接相关。在覆盖半径一定的情况下，天线越高，需要的下倾角越大，反之，如果天线高度一定，覆盖半径越小，天线下倾角越大在基站密集的城区，相互之间很容易形成干扰。为了使大部分能量都能辐射在覆盖区内，减少对相邻小区的干扰，设置天线的初始下倾角时，应使天线的主瓣上面的半功率点对准覆盖区的边缘，计算公式如下:上一页下一页返回5.5

天线的工程参数

在郊区、农村、公路、海面等，为了让覆盖尽量远，可以减少初始下倾角，使主瓣的最大增益点对准覆盖区的边缘。下倾角的计算公式如下:上一页返回5.6

工程参数设计—天线下倾角

基站定向天线的下倾能有效地降低蜂窝移动通信系统的同频干扰和提高主瓣波束辐射能量在所覆盖小区内的利用率。已有的场强计算表明并不是天线的下倾角越大，蜂窝小区的载波干扰比(ClI)就越好，且天线下倾过大会引起水平方向性图发生畸变，小区的覆盖范围亦将随着天线的下倾而减小。以天线主瓣的半功率角射线作为确定同频干扰是否被有效降低和辐射能量是否被有效利用的边界条件，可建立一个实用的表征天线下倾角动态范围的关系式，以从某个侧面来定性地说明和定量地解决部分问题。5.6.，设计条件的确定现有的设计方法认为:选择基站天线下倾角的原则是使天线至本小区边界的射线与天线至受干扰小区边界的射线之间处于天线垂直方向图中增益衰减变化最大的部分，这样可以使受干扰小区产生的同频干扰减至最小。下一页返回5.6

工程参数设计—天线下倾角5.6.2几何关系的导出首先考虑天线波束的主轴线与地球面上小区传播距离末端处相交时的情况。设此时天线的下倾角为δ0，，天线的架高为h，小区的覆盖距离为d。由此可列出:

为了更有效地提高载干比和利用主波束的辐射能量，使对受干扰小区产生的同频干扰减至最小，应考虑当天线主波束上半部的半功率角射线与球面地上小区距离末端处相交时的情况。用类似的方法可解得其近似值为:上一页下一页返回5.6

工程参数设计—天线下倾角5.6.3分析(1)当天线的下倾角小于arcsin(hld)时，天线的辐射能量利用率似乎并不高，且天线下倾的作用亦没有得到充分体现，而当天线的下倾角大于arcsin(h/d)+θ0.5时，预期的覆盖距离有可能得不到保证，且方向图将会发生明显畸变。从几何图形上来看，天线下倾角的取值范围为:上一页下一页返回5.6

工程参数设计—天线下倾角(2)如仅从现有的设计要求出发，为了满足基站天线下倾角的选择原则，即使天线至本小区边界的射线与天线至受干扰小区边界的射线之间处于天线垂直方向图中增益衰减变化最大的部分，则天线的下倾角位置似乎应在8，角附近。(3)天线架设得越高或覆盖距离越短，天线的下倾角就越大，反之就越小。即天线的下倾角不是固定不变的，一也不是可以任意扩大的，它与架设高度和覆盖距离都有关5.6.4下倾天线的天面高度利用大楼顶面安装定向天线时，必须注意避免大楼的边沿阻挡波束的辐射。考虑天线距楼顶的高度与天线距楼顶边沿的关系问题既有技术上的要求，又有经济上的因素。

1.已有的分析上一页下一页返回5.6

工程参数设计—天线下倾角

已有的分析是以天线的垂直波束不受大楼边沿阻挡为条件，利用平面几何的方法进行计算。另一种方法则是按天线的方向图应满足第一菲涅尔半径的要求来进行分析的。相对而言，前一种方法所给出的公式是较为简洁的，故本书后面所给出的分析主要是按平面几何的方法进行的。2.天线下倾后天面高度和大楼边缘的关系如图5-33所示，已知小区半径:，天线的总高h,设2氏s为天线方向图的半功率波瓣宽度。取天线的下倾角为:上一页返回5.7

天线的分类5.7.，天线的分类介绍天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用对于众多品种的天线，有多种分类方法(1)按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等(2)按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等(3)按外形分类，可分为线状天线、面状天线等(4)按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等根据我国“通信天线行业标准”的规定，移动通信系统基站的天线分为三类:(1)全向天线。(2)定向单极化天线。(3)定向+-45。双极化天线。下一页返回5.7

天线的分类5.7.2天线的参数下面以Andrew天线为例，介绍WCDMA650定向1450双极化和650定向单极化天线电参数的取值范围，以Kathrein全向天线为例介绍全向天线的电参数取值。1.650定向士450双极化天线该天线的电参数的取值如表5一1所示。3.3600全向天线3600全向天线的电参数取值如表5一3所示。上一页返回5.8

天线应用场景分类5.8.1密集城区密集城区如图5一34所示.5.8.2一般城区(城镇)一般城区(城镇)如图5一35所示5.8.3郊区(乡镇)、农村郊区(乡镇)、农村如图5一36所示5.8.4铁路、高速公路(或公路)铁路、高速公路(或公路)如图5一37所示5.8.5风景区风景区如图5一38所示.返回5.9天线的选择天线选择的基本原则是:(1)要选择有第三方检验证明的、定型的天线型号，产品要按信息产业部的标准。(2)进行环境试验，如高温试验、低温试验、振动试验、冲击试验、运输试验等(3)天线的驻波比及三阶互调指标要经过100%检测。(4)对1GCDMA无线系统，所选天线的工作频段应包含协议要求的频段，上行频段为1920一1980MHz，下行频段为2110~2170MHz。选择带宽以满足需要为准(5)选择赋形天线(上旁瓣抑制、下旁瓣零值填充)，可以降低其他基站带来的干扰，下一页返回5.9天线的选择(6)在密集城区和环境复杂地区，选择有电子下倾的天线。(7)在城区，以选择65°定向145°双极化天线为主(8)在公路，以选择30°或65°定向145°双极化天线为主(9)对于高增益天线，在确保电性能前提下，应尽量选择尺寸短的天线5.9.，高密集城区

1.话务量高密集区在北京、上海等大城市的密集城区，覆盖区以高级商业中心和高级写字楼为主。由于基站数目多，每个基站的覆盖半径较小，而且在覆盖区内还存在大量室内覆盖系统，密集市区站点的高低起伏比较大，规划站点的选择非常困难。上一页下一页返回5.9天线的选择密集城区的无线环境极其复杂多变，RF系统的调整概率比较大。综合上述理由，必须控制城区基站的覆盖半径，因此需较大的下倾角，以减少对相邻小区的干扰。使用过大的机械下倾角会带来天线波束的畸变，使无线信号不但更加难以控制，还给优化工作带来极大的不便。因此，必须使用具有电子下倾的天线。在话务量非常高的密集市区，基站间的距离大约为300一500m，必须选择可调电子下f而的天线或固宁中子下f而60以下的天线(表5一4).在天线安装时，其紧固件可以提供140左右的机械下倾。在实际工程中，当机械下倾超过100时，天线的主瓣就会出现畸变，因此机械下倾不宜超过1000电子下倾和机械下倾配合使用时，我们可以使水平半功率宽度在主瓣下倾100~200范围内无异常变化，以满足高话务密集城区对基站半径的控制需要。上一页下一页返回5.9天线的选择2.话务量中等密集区。对于省会城市或北京、上海等城区的次中心区，覆盖区内有大量的商业区，有少量的高级住宅。基站间距离大约在500一700m，同样基站密度大，覆盖半径小。为了有效地控制对相邻扇区的干扰，必须选择内置电子下倾在4°一6°，水平半功率瓣宽65。的定向天线，以保证主瓣在下倾6°一16°内水平半功率宽度无变化，从而满足对中密话区覆盖且不干扰的要求(表5一5)。

3.话务量较低密集区此类覆盖区以规划整齐的商品居民小区为主，有少量商务楼。基站间的距离可能更大一些，大约在700~900m。选择内置电子下倾为2°~4°的，水平半功率瓣宽65。的定向天线，可保证天线的主瓣在下倾2。一14。内水平半功率宽度无变化，以满足对低密话区覆盖且不干扰的要求(表5一6)。上一页下一页返回5.9天线的选择5.9.2一般城区一般市区以居民住宅为主，如规划整齐的商品小区、企事业单位家属小区和普通的居民住宅，其间有低矮平房和旧式二层楼房。这些区域的话务量不大，而且覆盖区房屋低矮，传播环境比较好，主要考虑覆盖大的要求，基站间距在1一2km，可以选用单极化空间分集或双极化天线，如增益较高的(17dB)65°定向天线，或在网络的边缘选择(11dB)90。定向天线，如表5-7所示

5.9.3郊区、乡镇、农村地区这类地区的话务量很小，主要考虑大覆盖，与覆盖区低矮的房屋相比基站都比较高，无线传播环境好。在方向性明确的覆盖区，尽可能选择65°定向天线，选择的天线和一般城区天线基本一致上一页下一页返回5.9天线的选择覆盖区有一定的方向性时，若想同时要兼顾有少量话务需求而覆盖范围很大的区域，就尽量选择900高增益天线。当覆盖区没有明确的方向性，而覆盖区相对比较宽阔时，可以选择高增益全向天线，为了避免由于天线挂高过高，造成“灯下黑”的现象，根据基站架设高度，可选择主波束下倾30,50,70的全向天线(表5一8)。

5.9.4铁路、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)地势平坦，视野非常开阔。相对高度为50m的基站的覆盖半径在5一8km，甚至更远如果只考虑公路的无缝覆盖，可以选择水平和垂直波瓣束比较窄的、高增益的天线(表5一9)。上一页下一页返回5.9天线的选择

如果考虑公路覆盖，同时兼顾其他区域的覆盖，可以根据实际的环境选择65°,90°,360°天线(表5一10)。

2.丘凌、山区公路山区和丘陵地带的公路、高速公路都分布在山间谷地，对话务量的需求很小。一般公路两侧是山体，而且公路经常被山体遮挡，无线信号的多径和衰减比较严重。基站的覆盖半径在3一5km，甚至更小。在这样的无线环境中，应选择水平波瓣束窄、增益高的天线这样电磁能量更集中，可获得较好的覆盖效果(表5一11).3.穿越城镇的公路对于既要覆盖铁路、公路，又要覆盖乡镇的小话务量地区，一般采用全向天线或大水平波瓣角的天线，以便于城镇和公路的覆盖(表5一12).上一页下一页返回5.9天线的选择4.益山公路对于此种地区，需要根据覆盖区内的地形、地物、山体高度的变化、基站位置以及覆盖半径来选取天线(表5一13)。5.9.5风景区1.远离城市的景区名山大川等自然景区一般都远离喧嚣的城市。景区与城市的无线信号在地理空间上是被隔离的，景区的无线信号不会与市区的无线信号混杂。这些自然风景区都有很强的季节性，而且风景区的游客相对集中，其主要集中某些比较固定的景点。在这样的风景区天线高度没有限制，在容量要求不大的情况下，一般选择在风景区的制高点建设机房，此时一般选择全向天线(表5一14).上一页下一页返回5.9天线的选择

对于热点景区和容量要求比较大的风景区，必须考虑利用山体或自然环境的隔离，采取分层覆盖的方案，这个时候适合选择水平波束小、增益小、易于控制的天线(表5一15).2.城币近郊景区近郊景区由于距离市区比较近，很容易出现与市区基站的重叠覆盖，因此基站高度要严格控制，避免对市区基站的干扰(表5一16).3.城币中心景区城市中心景区具有非常高的人文价值，其价值不能用金钱来衡量。考虑到景区的安全，是不能建设室内分布系统的，只能通过在近距离建设基站，利用室外信号的覆盖解决室内覆盖的问题。另外，这些景区都处于城市的中心地带，对整个市区的无线网络具有非常大的影响。所以，对于这样的景区，尽量选择高增益的、水平波瓣角窄的、垂直波瓣角宽的天线(表5一17).上一页返回5.10

天线的安装规范5.10.1，基站天线的工程安装(1)安装天线固定支架，使支架处于折叠状态，如图5一39所示。

5.10.2天馈系统调测(1)用指南针来确定天线辐射面的方向同正北的差异角，根据相邻扇区天线的差异角确定相邻天线辐射方向之间的夹角。若其不符合网络规划的要求，则需适当调整天线角度。(2)测量天馈系统驻波比，若其不合设计要求(一般小于1.5)，则检查各接头的连接情况下一页返回5.10

天线的安装规范5.10.3抱杆天线的安装1.袍杆正直由于抱杆本身弯曲或抱杆安装问题而造成的抱杆倾斜，会直接影响定向天线下倾角的准确性和全向天线的接收效果。因此，首先要确保安装天线的抱杆正直，可以使用线锤检查。这样才能保证全向天线安装后垂直于地面，定向天线的下倾角必须使用倾角测试仪来测量，机械下倾应该包含抱杆工程上的倾斜和弯曲情况。2.防雷设计为避免基站，特别是高山站天线系统所引入的雷害，达到确保基站构筑物、工作人员的安全以及站内通信设备的安全和正常工作，安装天线时必须考虑防雷措施。上一页下一页返回5.10

天线的安装规范3.分集接收在移动通信中，由于多径传输使信号产生快衰落，衰落电平的变化幅度可达30dB,每秒钟近20次，天线分集技术能够大大降低接收信号的衰落程度，提高链路质量。天线空间间距的确定原则是确保各天线分支不相关或近似不相关衰落。利用各分支信号的互相关系数来度量信号间的独立性，接收信号的相关系数要小于0.7.1)单极化天线的分集距离基站需要的水平分集距离为20A，垂直空间要求的分集距离约为15λ。在保持基站天线间距不变的条件下，增加基站天线的高度可以减小各天线接收信号的相关性。水平空间分集的分集增益约为3一5dB，垂直空间分集的增益约为2~4dB。水平空间分集的性能好于垂直空间分集。上一页下一页返回5.10

天线的安装规范

在实际工程中，为了实施上的需要，同一扇区两个单极化天线的水平分集距离的最小取值不小于10A，如表5一18所示

2)双极化天线分集它利用在同一地点两个极化方向上相互正交的天线发出的信号可以呈现不相关的衰落特性这一特点进行分集接收，即在收发端天线上安装145。极化天线，把得到的两路衰落特性不相关的信号进行极化分集。

4.大线隔离

1)同系统天线隔离其是指同一系统不同扇区天线隔离的距离大于0.6m。在实际工程中，支臂架上安装m左右的天线抱杆支臂，天线就安装在天线抱杆上，如图5一40所示。上一页下一页返回5.10

天线的安装规范2)异系统天线隔离系统间干扰会给系统带来3种问题，即加性噪声干扰、被干扰接收机的阻塞和互调干扰。解决干扰的常用方法有空间隔离、降低干扰源的功率和增加滤波器隔离。利用异系统扇区天线隔离距离，是最常见和有效的方法。空间隔离对解决加性噪声干扰和接收机阻塞以及互调干扰都是有效的。隔离的大小取决于各个干扰所需要的最大隔离度。

3)G网天线隔离由于移动通信的迅猛发展，目前全国许多地区存在多网并存的局面，即A,B,G三网并存，其中有些地区的G网还包括GSM9000和GSM1800。为了充分利用资源，实现资源共享，一般采用天线共塔的形式。这就涉及天线的正确安装问题，即如何安装才能尽可能地减小天线之间的相互影响。上一页下一页返回5.10

天线的安装规范在工程中一般用隔离度指标来衡量，通常要求隔离度应至少大于30dB，为满足该要求，常采用使天线在垂直方向隔开或在水平方向隔开的方法实践证明，在天线间距相同时，垂直安装比水平安装能获得更大的隔离度。根据理论分析，要求WCDMA基站和GSM1800基站隔离为78.87dB，应隔离的空间距离如表5一19所示。上一页下一页返回5.10

天线的安装规范4)PHS天线隔离根据3GPP协议对WCDMA的指标要求，针对常见的几种PHS基站做互干扰分析。在工程应用中，当WCDMA基站和PHS基站共站址时，要求WCDMA基站和PHS基站隔离最小为84dB，采用空间隔离方法，两个基站间隔离的距离要求如表5-20所示

5)CDMA1900天线隔离根据理论分析，要求WCDMA基站和CDMA1.9G基站隔离为91dB，应隔离的空间距离如表5一21所示5.10.4铁塔天线的安装上一页下一页返回5.10

天线的安装规范在实际工程实施中，利用离开铁塔平台距离大于1m的支臂来架设天线，不同平台天线的垂直间距应大于1m。总的来说，在铁塔上安装天线应注意以下几个问题:(l)定向天线塔侧安装。为减少天线铁塔对天线方向性图的影响，在安