天线的分类与抉择

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第二讲 天线的分类与选择
移动通信天线的技术发展很快，最初中国重要使用一般的定向和全向型移动天线，后来广泛使用机械天线，当初一些省市的移动网已经开始使用电调天线和双极化移动天线。由于目前移动通信系统中使用的各种天线的使用频率，增益和前后比等指标差异不大，都合乎网络指标要求，我们将重点从移动天线下倾角度改变对天线方向图及无线网络的影响方面，对上述多少种天线进行分析比拟。
2.1 全向天线
全向天线，即在程度方向图上表示为360°都平均辐射，也就是平凡所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有必定宽度的波束，个别情形下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信体系中普通利用与郊县大区制的站型，笼罩范畴大。
2.2 定向天线
定向天线，在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运用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率应用率高。
根据组网的要求树立不同类型的基站，而不同类型的基站可根据需要选择不同类型的天线。挑选的根据就是上述技巧参数。比方全向站就是采用了各个水平方向增益基原形同的全向型天线，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。正常在市区选择水平波束宽度B为65°的天线，在郊区可选择水平波束宽度B为65°、90°或120°的天线（依照站型配置和当地地舆环境而定），而在城市选择可以实现大规模覆盖的全向天线则是最为经济的。
2.3 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当前，假如因网络优化的要求，需要调终日线反面支架的地位改变天线的倾角来实现。在调剂进程中，固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，所以天线方向图轻易变形。
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，从不下倾时的鸭梨形变为纺锤形，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，从而造成严峻的系统内干扰。
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十分麻烦，一般需要保护职员爬到天线安置处进行调整；机械天线的下倾角度是通过计算机模仿剖析软件盘算的实践值，同实际最佳下倾角度有一定的偏差；机械天线调整倾角的步进度数为1°，三阶互调指标为-120dBc。
2.4 电调天线
所谓电调天线，即支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，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向性图下倾。因为天线各方向的场强强度同时增大和减小，保障在改变倾角后天线方向图变化不大，使主瓣方向覆盖间隔缩短，同时又使全部方向性图在服务小区扇区内减小覆盖面积但又不产生干扰。实际证实，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抵雷同；当下倾角度在5°-10°变更时，其天线方向图较机械天线的稍有改良；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显著不同，这时天线方向图外形转变不大，主瓣方向覆盖距离显明缩短，整个天线方向图都在本基站扇区内，增添下倾角度，可以使扇区覆盖面积缩小，但不发生干扰，这样的方向图是我们需要的，因此采用电调天线可能下降呼损，减小干扰。
另外，电调天线容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，实时监测调整的后果，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致调整；电调天线的三阶互调指标为-150dBc，较机械天线相差30dBc，有利于打消邻频干扰和杂散干扰。
2.5 双极化天线
双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45°和-45°两副极化方向彼此正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最凸起的优点是节俭单个定向基站的天线数目；一般GSM数字移动通信网的定向基站（三扇区）要使用9根天线，每个扇形使用3根天线（空间分集，一发两收），如果使用双极化天线，每个扇形只要要1根天线；同时因为在双极化天线中，±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满意互调对天线距离离度的要求（≥30dB），因此双极化天线之间的空间距离仅需20-30cm；另外，双极化天线存在电调天线的长处，在移动通信网中使用双极化天线同电调天线一样，可以降低呼损，减小干扰，进步全网的服务质量。如果使用双极化天线，由于双极化天线对架设安装要求不高，不需要征地建塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可，从而节省基建投资，同时使基站布局更加公道，基站站址的选定更加容易。
对天线的取舍，咱们应依据本人移动网的覆盖，话务量，干扰和网络服务品质等实际情况，抉择合适本地区移动网络须要的移动天线：
--- 在基站密集的高话务地区，应当尽量采用双极化天线和电调天线；
--- 在边、郊等话务量不高，基站不密集地区跟只请求覆盖的地区，可以使用传统的机械天线。
我国目前的挪动通讯网在高话务密度区的呼损较高，烦扰较大，其中一个主要起因是机械天线下倾角度过大，天线下倾角渡过大，天线方向图重大变形。要解决高话务区的容量不足，必需缩短站距，加大天线下倾角度，然而应用机械天线，下倾角度大于5°时，天线方向图就开端变形，超过10°时，天线方向图严峻变形，因而采取机械天线，很难解决用户高密度区呼损高、干扰大的问题。因此倡议在高话务密度区采用电调天线或双极化天线调换机械天线，替代下来的机械天线能够装置在乡村，郊区等话务密度低的地域。