1
移动通信原理与设备
1.3.6.3 2.6.3 基站天线

2.6.3 基站天线

1.全向天线

全向天线,即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射,也就是平常所说的无方向性,在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,一般情况下波瓣宽度越小,增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型,覆盖范围大。

2.定向天线

定向天线,在水平方向图上表现为一定角度范围辐射,也就是平常所说的有方向性,在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,同全向天线一样,波瓣宽度越小,增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型,覆盖范围小,用户密度大,频率利用率高。

根据组网的要求建立不同类型的基站,而不同类型的基站可根据需要选择不同类型的天线。如全向站就是采用了各个水平方向增益基本相同的全向型天线,而定向站就是采用了水平方向增益有明显变化的定向型天线。一般在市区选择水平波束宽度为65°的天线,在郊区可选择水平波束宽度为65°、90°或120°的天线(按照站型配置和当地地理环境而定),而在乡村选择能够实现大范围覆盖的全向天线则是最为经济的。

3.机械天线

所谓机械天线,即指使用机械调整下倾角度的移动天线。机械天线与地面垂直安装好以后,如果因网络优化的要求,需要调整天线背面支架的位置改变天线的倾角来实现。在调整过程中,虽然天线主瓣方向的覆盖距离明显变化,但天线垂直分量和水平分量的幅值不变,所以天线方向图容易变形。

实践证明,机械天线的最佳下倾角度为1°~5°;当下倾角度在5°~10°变化时,其天线方向图稍有变形但变化不大;当下倾角度在10°~15°变化时,其天线方向图变化较大;当机械天线下倾15°后,天线方向图形状改变很大,这时虽然主瓣方向覆盖距离明显缩短,但是整个天线方向图不是都在本基站扇区内,在相邻基站扇区内也会收到该基站的信号,从而造成严重的系统内干扰。

另外,在日常维护中,如果要调整机械天线下倾角度,整个系统要关机,不能在调整天线倾角的同时进行监测;机械天线调整天线下倾角度非常麻烦,一般需要维护人员爬到天线安放处进行调整。

4.电调天线

所谓电调天线,即指使用电子调整下倾角度的移动天线。电子下倾的原理是通过改变共线阵天线振子的相位,改变垂直分量和水平分量的幅值大小,从而改变合成分量场强强度使天线的垂直方向性图下倾。由于天线各方向的场强强度同时增大和减小,保证改变倾角后天线方向图变化不大,使主瓣方向覆盖距离缩短,同时使整个方向图在服务小区扇区内减小覆盖面积但又不产生干扰。

实践证明,电调天线下倾角度在1°~5°变化时,其天线方向图与机械天线的大致相同;当下倾角度在5°~10°变化时,其天线方向图较机械天线的稍有改善;当下倾角度在10°~15°变化时,其天线方向图较机械天线的变化较大;当机械天线下倾15°后,其天线方向图较机械天线的明显不同,这时天线方向图形状改变不大,主瓣方向覆盖距离明显缩短,整个天线方向图都在本基站扇区内。因此采用电调天线能够降低呼损,减小干扰。

另外,电调天线允许系统在不停机的情况下对垂直方向性图下倾角进行调整,实时监测调整的效果,调整倾角的步进精度也较高(为0.1°),因此可以对网络实现精细调整。