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基站天線
閱讀�18619�(shí)間:2011-05-23 16:04:19

  基站天線是移�(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分,直接�(guān)系到移動(dòng)通信�(wǎng)�(luò)的覆蓋范圍和服務(wù)�(zhì)�。表征天線性能的主要參�(shù)有方向圖、增�、輸入阻�、駐波比和極化方式等。天線使用環(huán)境大致分為五種類(lèi)型:城區(qū)、密集城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村地區(qū)、交通干線等�  基站天線�

種類(lèi)

  1 電調(diào)天線

  所謂電�(diào)天線,即指使用電子調(diào)整下傾角度的移動(dòng)天線。電子下傾的原理是通過(guò)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�,改變合成分量場(chǎng)�(qiáng)�(qiáng)�,從而使天線的垂直方向性圖下傾。由于天線各方向的場(chǎng)�(qiáng)�(qiáng)度同�(shí)增大和減�,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�(shí)又使整�(gè)方向性圖在服�(wù)小區(qū)扇區(qū)�(nèi)減小覆蓋面積但又不產(chǎn)生干擾。實(shí)踐證明,電調(diào)天線下傾角度�1°-5°變化�(shí),其天線方向圖與�(jī)械天線的大致相同;當(dāng)下傾角度�5°-10°變化�(shí),其天線方向圖較�(jī)械天線的稍有改善;當(dāng)下傾角度�10°-15°變化�(shí),其天線方向圖較�(jī)械天線的變化較大;當(dāng)�(jī)械天線下�15°�,其天線方向圖較�(jī)械天線的明顯不同,這時(shí)天線方向圖形狀改變不大,主瓣方向覆蓋距離明顯縮�,整�(gè)天線方向圖都在本基站扇區(qū)�(nèi),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�(diào)天線能夠降低呼損,減小干�。另�,電�(diào)天線允許系統(tǒng)在不停機(jī)的情況下�(duì)垂直方向性圖下傾角�(jìn)行調(diào)�,實(shí)�(shí)�(jiān)�(cè)�(diào)整的效果,調(diào)整傾角的步�(jìn)精度也較高(�0.1°�,因此可以對(duì)�(wǎng)�(luò)�(shí)�(xiàn)精細(xì)�(diào)整;電調(diào)天線的三階互�(diào)指標(biāo)�-150dBc,較�(jī)械天線相�30dBc,有利于消除鄰頻干擾和雜散干��

  2 雙極化天�

  雙極化天線是一種新型天線技�(shù),組合了+45°�-45°兩副極化方向相互正交的天線并同時(shí)工作在收�(fā)雙工模式�,因此其最突出的優(yōu)�(diǎn)是節(jié)省單�(gè)定向基站的天線數(shù)�;一般GSM�(shù)字移�(dòng)通信�(wǎng)的定向基站(三扇區(qū))要使用9根天�,每�(gè)扇形使用3根天線(空間分集,一�(fā)兩收),如果使用雙極化天�,每�(gè)扇形只需�1根天線;同時(shí)由于在雙極化天線�,�45°的極化正交性可以保�+45°�-45°兩副天線之間的隔離度滿足互調(diào)�(duì)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�,雙極化天線具有電調(diào)天線的優(yōu)�(diǎn),在移動(dòng)通信�(wǎng)中使用雙極化天線同電�(diào)天線一樣,可以降低呼損,減小干�,提高全�(wǎng)的服�(wù)�(zhì)量。如果使用雙極化天線,由于雙極化天線�(duì)架設(shè)安裝要求不高,不需要征地建塔,只需要架一根直�20cm的鐵�,將雙極化天線按相應(yīng)覆蓋方向固定在鐵柱上即可,從而節(jié)省基建投�,同�(shí)使基站布局更加合理,基站站址的選定更加容易。對(duì)于天線的選擇,我們應(yīng)根據(jù)自己移動(dòng)�(wǎng)的覆蓋,話務(wù)�,干擾和�(wǎng)�(luò)服務(wù)�(zhì)量等�(shí)際情�,選擇適合本地區(qū)移動(dòng)�(wǎng)�(luò)需要的移動(dòng)天線�

  --- 在基站密集的高話�(wù)地區(qū),應(yīng)該盡量采用雙極化天線和電�(diào)天線�

  --- 在邊、郊等話�(wù)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�(tǒng)的機(jī)械天線。我�(guó)目前的移�(dòng)通信�(wǎng)在高話務(wù)密度區(qū)的呼損較�,干擾較大,其中一�(gè)重要原因是機(jī)械天線下傾角度過(guò)�,天線下傾角度過(guò)�,天線方向圖�(yán)重變彀要解決高話�(wù)區(qū)的容量不�,必須縮短站�,加大天線下傾角�,但是使用機(jī)械天線,下傾角度大于5°�(shí),天線方向圖就開(kāi)始變形,超過(guò)10°�(shí),天線方向圖�(yán)重變�,因此采用機(jī)械天�,很難解決用�(hù)高密度區(qū)呼損�、干擾大的問(wèn)�。因此建議在高話�(wù)密度區(qū)采用電調(diào)天線或雙極化天線替換�(jī)械天�,替換下�(lái)的機(jī)械天線可以安裝在�(nóng)�,郊區(qū)等話�(wù)密度低的地區(qū)�

�(shè)�

  基站天線�(shè)置需要重�(diǎn)考慮下傾角、方向角、天線掛�、天線分集距離和隔離距離等參�(shù)� 基站天線(12�)

  1、下傾角�(shè)� 合理�(shè)置天線下傾角不但可以降低同頻干擾的影響,有效控制基站的覆蓋范圍和整網(wǎng)的軟切換比例(對(duì)CDMA�(wǎng)�(luò)而言),而且可以加強(qiáng)本基站覆蓋區(qū)�(nèi)的信�(hào)�(qiáng)�。通常天線下傾角的�(shè)定有兩方�?zhèn)�?,即?cè)重于干擾抑制和側(cè)重于加強(qiáng)覆蓋。這兩方面?zhèn)戎胤謩e�(duì)�(yīng)不同的下傾角算法。一般而言,對(duì)基站分布密集的地區(qū)�(yīng)�(cè)重于考慮干擾抑制,而基站分布較稀疏的地區(qū)則側(cè)重于考慮加強(qiáng)覆蓋�

  1.1 考慮干擾抑制�(shí)的下傾角 在基站天線半功率角范圍內(nèi),天線增益下降緩慢,超過(guò)半功率角�,天線增益(尤其是上波瓣)衰減很�。因此從控制干擾的角度考慮,可�(rèn)為半功率角的延長(zhǎng)線到地面的交�(diǎn)(B�(diǎn))為該基站的�(shí)際覆蓋邊�。在基站�?chē)h(huán)境理想情況下,下傾角可按以下公式�(jì)�� α=actan(H/R�+β/2 公式一 公式一含義如下圖所�� 下傾角計(jì)算示意圖1 圖中α為天線的下傾�,H為天線有效高�,β為天線的垂直半功率角。R為該小區(qū)最�(yuǎn)的覆蓋距�,即覆蓋�(zhǎng)徑R,如下圖所�� 定向基站天線覆蓋�(zhǎng)徑示意圖 在理想情況下R�2D/3。實(shí)際上天線的輻射方向圖不可能完全適配三葉草型蜂窩結(jié)�(gòu)。水平半功率角為60度左右的天線與之比較接近,而水平半功率角為90度的天線則相差較�。因此對(duì)于使用水平半功率角為90度天線的基站,取R=D/2�

  1.2 考慮加強(qiáng)覆蓋�(shí)的下傾角 在基站分布較稀疏的地區(qū),天線下傾角�(shè)定無(wú)需考慮垂直半功率角等因素的影響。為保證覆蓋區(qū)邊緣有足夠強(qiáng)的信�(hào),可�(rèn)為天線主瓣方向延�(zhǎng)線到地面的交�(diǎn)(B�(diǎn))為該基站的�(shí)際覆蓋邊�。在基站�?chē)h(huán)境理想情況下,下傾角可按以下公式�(jì)算� α=actan(H/R� �

  1.3 傾角�(shè)定的�(shí)際應(yīng)� 由于基站�?chē)h(huán)境十分復(fù)�,天線下傾角�(shè)定還必須考慮附近山體、水面和高大玻璃幕墻的反射和阻擋。因此具體基站的下傾角可利用上述方法,同�(shí)�(jié)合具體環(huán)境最終取定�

�(yōu)化案�

  基站天線除了其類(lèi)型和參數(shù)指標(biāo)�(huì)影響�(wú)線覆蓋效果之�,安裝的位置、高�、方向角、下傾角�(duì)于無(wú)線網(wǎng)�(luò)覆蓋性能也至�(guān)重要。在�(shí)際工程中,由天線選擇�(shè)置不�(dāng)造成�(wú)線網(wǎng)�(luò)覆蓋�(zhì)量下降的情況很多,例如:

  1)天線選擇及方位角設(shè)置不�(dāng)�(dǎo)致覆蓋問(wèn)題�

  在某GSM�(wǎng)�(luò)基站A(配置為S�1/1/1)的覆蓋范圍�(nèi),農(nóng)�(chǎng)的覆蓋不�,部分型�(hào)的手�(jī)能夠上網(wǎng)打電話(手機(jī)接收信號(hào)顯示�1�2格),部分手�(jī)處于上網(wǎng)的臨界狀況(手機(jī)接收信號(hào)顯示�1格或�(méi)有或下網(wǎng)�,打電話很容易掉�。測(cè)試過(guò)程中�(fā)�(xiàn),在去農(nóng)�(chǎng)的路上一直是3小區(qū)的頻�(diǎn)。在接近�(nóng)�(chǎng)�(shí),切換(重選)為相鄰基站B(相距約10km)的某一頻點(diǎn),而在�(nóng)�(chǎng)區(qū)�,TCH(業(yè)�(wù)信道)一直是基站B的該頻點(diǎn),接收電平為-100dBm左右。當(dāng)離開(kāi)�(nóng)�(chǎng)一段距離時(shí),切換為基站A�2小區(qū)。也就是�(shuō):在�(nóng)�(chǎng)的覆蓋區(qū)域內(nèi),沒(méi)有采用較近的基站A作為服務(wù)區(qū),而是采用了更�(yuǎn)基站B。經(jīng)分析,其原因在于天線的主瓣方向沒(méi)有正�(duì)�(nóng)�(chǎng),而天線的半功率角�65°,農(nóng)�(chǎng)處于2�3小區(qū)兩�(gè)天線旁瓣區(qū)域內(nèi);另一方面,半功率�65°的天線在郊區(qū)覆蓋范圍較大的情況下,旁瓣的覆蓋不如在市區(qū)覆蓋好。將天線更換為半功率�90°的天�,并�(diào)整天線的方位�,使2小區(qū)的天線主瓣正�(duì)�(nóng)�(chǎng)后,故障排除�

  2)天線下傾角選擇不當(dāng)造成呼叫建立異常�

  某地出現(xiàn)手機(jī)顯示接收信號(hào)較強(qiáng)�2�3格),但是無(wú)法通話的情況:做主叫時(shí),撥�(hào)后無(wú)反應(yīng);做被叫�(shí),可振鈴但不能通話。使用測(cè)試手�(jī)觀察故障地區(qū)接收信號(hào)情況,發(fā)�(xiàn)最�(qiáng)的信�(hào)�-85 dBm左右)來(lái)自距該地20 km以外的基站,由于GSM系統(tǒng)MS(移�(dòng)�(tái))小區(qū)選擇使用的是搜索到的信號(hào)�(qiáng)度的頻點(diǎn),而利用此頻點(diǎn)所屬基站離MS�(guò)�(yuǎn),上行信�(hào)�(dá)到基站時(shí)的信�(hào)電平低于該基站的接收�(jī)靈敏�,因而造成了上述現(xiàn)象。根�(jù)�(shí)地勘�(cè),發(fā)�(xiàn)基站所在地的海拔高度比故障區(qū)域約�200m,且之間幾乎�(méi)有任何阻�,另外該基站的天線下傾角�0°,所以該基站的信�(hào)到故障區(qū)域基本上為視距傳播,�(dǎo)致了非常�(yán)重的越區(qū)覆蓋。采用加大天線下傾角,對(duì)干擾小區(qū)的覆蓋范圍�(jìn)行控制后,故障排��

  3)天線掛高過(guò)高,引起切換成功率低、掉話率高�

  某GSM�(wǎng)�(luò)切換成功率不�80%,掉話率超過(guò)2%,通話�(zhì)量差。通過(guò)查看分析話統(tǒng)任務(wù)�(shù)�(jù),發(fā)�(xiàn)切換原因及不成功主要是由于上、下行電平差造成,且下行�(zhì)量差的次�(shù)大大高于上行�(zhì)量差的次�(shù)。實(shí)際路�(cè)�(jié)果表�,市區(qū)�(nèi)室外信號(hào)�(qiáng)度能�(dá)�-80dBm以上,覆蓋沒(méi)有問(wèn)�。但存在比較�(yán)重的越區(qū)覆蓋�(wèn)�。如在A基站所在樓�(nèi),手�(jī)所在的服務(wù)小區(qū)為與A基站1小區(qū)具有相同BCCH(廣播控制信道)頻點(diǎn)的B小區(qū),而B(niǎo)小區(qū)位于市郊距A基站6 km�。這樣,就�(chǎn)生兩方面的問(wèn)題:在A基站1小區(qū)覆蓋范圍�(nèi),B小區(qū)信號(hào)形成同頻干擾,導(dǎo)致下行鏈路質(zhì)�;當(dāng)選擇B小區(qū)作為服務(wù)小區(qū)�(shí),由于它的鄰區(qū)只做了與它地理上有相鄰關(guān)系的小區(qū),而在A基站附近的小區(qū)�(méi)有做成它的鄰區(qū),這樣�(dāng)它的信號(hào)變得不可用時(shí),它的鄰區(qū)信號(hào)也不�,產(chǎn)生孤島效�(yīng),就容易�(fā)生切換失敗乃至掉話。經(jīng)�(shí)地勘�(cè),B小區(qū)天線掛高�50m,造成�(yán)重的越區(qū)干擾。因此可采用降低B小區(qū)的天線掛高或者將更換為電�(diào)下傾天線以加大下傾角�,從而減小B小區(qū)的覆蓋范圍,避免�(duì)A基站1小區(qū)的干��

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