天线在移动通信网络优化中的作用

天线在移动通信网络优化中的作用无线技术是移动通信技术基础，基站天线是移动通信网络与用户手机终端空中无线联结 的设备天线是能量置换设备，是无源器件，其主要作用是辐射或接收无线电波，辐射时将 高频电流转换为电磁波，将电能转换电磁能；接收时将电磁波转换为高频电流，将磁能转换 为电能天线的性能质量直接影响移动通信网络的覆盖和服务质量；不同的地理环境，不同 服务要求需要选用不同类型，不同规格的天线天线调整在移动通信网络优化工作中有很大 的作用一、天线的主要性能指标表征天线性能的主要参数有方向图，增益，输入阻抗，驻波比，极化，双极化天线的隔 离度，及三阶交调等1、方向图天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形以发射天线为例，从不同角度 方向辐射出去的功率或场强形成的图形一般地，用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平 面方向图来表示天线的立体方向图，分为水平面方向图和垂直面方向图平行于地面在波束 最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图;垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形 叫垂直面方向图描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度，在天线辐射功率分布在主瓣最大值的 两侧，功率强度下降到最大值的一半（场强下降到最大值的0.707倍，3dB衰耗）的两个方 向的夹角，表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度。

一般地，GSM定向基站水平面半 功率波瓣宽度为65度，在120度的小区边沿，天线辐射功率要比最大辐射方向上低9-10dB2、 方向性参数不同的天线有不同的方向图，为表示它们集中辐射的程度，方向图的尖锐程度，我们 引入方向性参数理想的点源天线辐射没有方向性，在各方向上辐射强度相等，方向是个球 体我们以理想的点源天线作为标准与实际天线进行比较，在相同的辐射功率某天线产生于 某点的电场强度平方E2与理想的点源天线在同一点产生的电场强度的平方E02的比值称为 该点的方向性参数D=E2/E023、 天线增益增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数，但两者又不尽相同增益是在 同一输出功率条件下加以讨论的，方向性系数是在同一辐射功率条件下加以讨论的由于天 线各方向的辐射强度并不相等，天线的方向性系数和增益随着观察点的不同而变化，但其变 化趋势是一致的一般地，在实际应用中，取最大辐射方向的方向性系数和增益作为天线的 方向性系数和增益另外，表征天线增益的参数有dBd和dBidBi是相对于点源天线的增益，在各方向的 辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15相同的条件下，增益越高， 电波传播的距离越远。

4、 输入阻抗输抗是指天线在工作频段的高频阻抗，即馈电点的高频电压与高频电流的比值，可用 矢量网络测试分析仪测量，其直流阻抗为0Q一般移动通信天线的输入阻抗为50Q5、 驻波比由于天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗不可能完全一致，会产生部分的信号反射，反 射波和入射波在馈线上叠加形成驻波，其相邻的电压最大值与最小值的比即为电压驻波比 VSWR假定天线的输入功率P1，反射功率P2，天线的驻波比VSWR= ( + ) / (-)一般地说， 移动通信天线的电压驻波比应小于1.5，但实际应用中VSWR应小于1.26、 极化方式根据天线在最大辐射(或接收)方向上电场矢量的取向，天线极化方式可分为线极化， 圆极化和椭圆极化线极化又分为水平极化，垂直极化和土45发射天线和接收天线 应具有相同的极化方式，一般地，移动通信中多采用垂直极化或±45极化方式7、 双极化天线隔离度双极化天线有两个信号输入端口，从一个端口输入功率信号P1dBm，从另一端口接收到 同一信号的功率P2dBm之差称为隔离度，即隔离度=P1-P2移动通信基站要求在工作频段内极化隔离度大于28dBo±45双极化天线利用极化正 交原理，将两副天线集成在一起，再通过其他的一些特殊措施，使天隔离度大于30dB。

二、根据不同的环境要求，选择不同类型的天线不同性能的天线适应于不同环 境，满足不同的用户需求1、城区内话务密集地区在话务量高度密集的市区，基站间的距离一般在500-1000米，为合理覆盖基站周围500 米左右的范围，天线高度根据周围环境不宜太高，选择一般增益的天线，同时可采用天 线下倾的方式天线下倾的倾角计算公式为：a=arctg(h/(r/2)),a为波束倾 角，h为天线高度，r为站间距离选择内置电下倾的双极化定向天线，配合机械下倾，可以保证方向图水平半功率宽度在 主瓣下倾的角度内变化小1) 对话务量高密集市区，基站间距离300-500米，可计算出天线倾角a大约在10° -19° 之间，原天线单纯使用机械下倾的方式，下倾角一般在10°以上，水平方向图半功率波瓣 宽度将变宽，造成站间干扰；后来我们采用西安海天的内置电下倾9°的双极化天线 HTDBS096515(9)，这样电下倾加上机械下倾可变倾角将达15°，可保证水平方向图半功率 波瓣宽度在主瓣下倾的10°---19内无变化，同时结合适当调底基站发射功率，完全可以 满足对话务量高密集市区覆盖且不干扰的要求2) 对话务量较密集市区，基站间距离大于500米，可计算出天线倾角a大约在6° -15° 之间，我们采用西安海天的内置电下倾6°的土45°双极化天线HTDBS096515 (6)，这样电 下倾加上机械下倾可变倾角将达10°，可保证水平方向图半功率波瓣宽度在主瓣下倾的 6° ---16。

内无变化，可以满足对话务量较密集市区覆盖且不干扰的要求3) 话务量底密集市区，基站间距离可能更大，天线倾角a大约在3° -12°之间，可采 用内置电下倾3°的土 45 °双极化天线HTDBS096515 (6)，这样电下倾加上机械下倾可变倾 角将达8°，可保证水平方向图半功率波瓣宽度在主瓣下倾的3° ---12°内无变化，可以满 足对这一区域覆盖且不干扰的要求2、 在郊区或乡镇地区在话务量不太密集的郊区或乡镇地区，信号覆盖范围要适当大，基站间距离较大，可 以选用单极化，空间分集，增益较高的65°定向天线，如西安海天的(17dB)65°定向天 线HTDBS096517型号的天线，既考虑容量又兼顾覆盖3、 在农村地区在话务量很底的农村地区，主要考虑信号覆盖，基站大多是全向站天线可考虑采用 高增益的全向天线，如西安海天的(11dBi)高增益天线HTQ-09-11型号的天线，天线架高 可设在40-50米，同时适当调大基站发射功率，以增强信号的覆盖范围，一般平原地区-90dBm 覆盖距离可达5公里4、 在铁路或公路沿线在铁路或公路沿线主要考虑沿线的带状覆盖分布，可以采用双扇区型基站，每个区 180° ；天线宜采用单极化3dB波瓣宽度为90。

的高增益定向天线，两天线相背放置，最大 辐射方向与高速路的方向一致另外，如果沿路方向话务量很底，既考虑覆盖又考虑设备成本，可采用全向天线变形的 双向天线，双向3dB波瓣宽度为70°，最大增益为14dBi，如：西安海天的全向天线变形的 双向天线HTSX-09-14型号的天线5、 在城区内的一些室内或地下在城区内的一些室内或地下，如：高大写字楼内，地下超市，大酒店的大堂等，信号覆盖较 差，但话务量较高为满足这一区域用户的通信需求，可采用室内微蜂窝或室内分布系统， 天线采用分布式的底增益天线，以避免信号干扰影响通信质量总之，天线在移动通信网络优化中起到非常大的作用，同时馈线，馈线转换头及室内外 跳线的质量也非常大地影响移动通信基站的覆盖质量大部分覆盖效果差的基站是由于馈线 及连接部分的质量差引起的，可通过VSWR仪表逐级逐段测量来判定质量差的部分，及时更 换以保证整个基站天馈线部分的质量，保证基站的运行质量和覆盖质量。