天线的种类及选型.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流天线的种类及选型【精品文档】第 21 页1.天线的基本原理天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。在移动网络通信中从基站天线到用户手机天线，或从用户手机天线到基站天线的无线连接，它的运行质量在整个网络运行质量中所占的位置是十分明显的。因此，网络优化也就自然与天线密切相关。在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。同一副天线既可以辐射又可以接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。 在选择基站天线时，需要考虑其电气和机械性能。电气性能主要包括：工作频段

2、、增益、极化方式、波瓣宽度、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、副瓣抑制、零点填充、回波损耗、功率容量、阻抗、三阶互调等。机械性能主要包括：尺寸、重量、天线输入接口 、风载荷等。基站所用天线类型按辐射方向来分主要有：全向天线、定向天线。按极化方式来区分主要有：垂直极化天线（也叫单极化天线）、交叉极化天线（也叫双极化天线）。上述两种极化方式都为线极化方式。圆极化和椭圆极化天线一般不采用。按外形来区分主要有：鞭状天线、平板天线、帽形天线等。在继续论述天线相关理论之前必须首先介绍各向同性（Isotropic）天线。各向同性天线是一种理论模型，实际中并不存在，它把天线假设为一个辐射点源，能

3、量以该点为中心以电磁场的形式向四周均匀辐射，为一球面波。另外全向天线并不是没有方向性，它只是在水平方向为全向，但在垂直方向是有方向性的。它与各向同性天线是两个不同的概念。半波振子是基站主用天线的基本单元，半波振子的优点是能量转换效率高。为了便于介绍，先从天线的几个基本特性谈起。（见下图）1.1天线的基本特性1.1.1 天线辐射的方向图天线辐射的电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。用辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为相位方向图。天线方向图是空间立体图形，但是通常用两个互相垂直的主平面內的方向图来表示，称为平面方向图。一般叫作垂直方向图和水

4、平方向图。就水平方向图而言，有全向天线与定向天线之分。而定向天线的水平方向图的形状也有很多种，如心型、8字形等。天线具有方向性本质上是通过振子的排列以及各振子馈电相位的变化来获得的，在原理上与光的干涉效应十分相似。因此会在某些方向上能量得到增强，而某些方向上能量被减弱，即形成一个个波瓣（或波束）和零点。能量最强的波瓣叫主瓣，上下次强的波瓣叫第一旁瓣，依次类推。对于定向天线，还存在后瓣。下图是 定向天线的水平及垂直方向图。图2 定向天线水平与垂直方向图波束宽度也是天线的重要指标之一，它包括水平半功率角与垂直半功率角。分别定义为在水平方向或垂直方向相对于最大辐射方向功率下降一半（3dB）的两点之间

5、的波束宽度。常用的基站天线水平半功率角有360、210、120、90、65、60、45、 33等，垂直半功率角有6.5、13、25、78等。前后抑制比是指天线在主瓣方向与后瓣方向信号辐射强度之比，天线的后向18030以内的副瓣电平与最大波束之差，用正值表示。一般天线的前后比在1845dB之间。对于密集市区要积极采用前后比抑制大的天线。零点填充，基站天线垂直面内采用赋形波束设计时，为了使业务区内的辐射电平更均匀，下副瓣第一零点需要填充，不能有明显的零深。高增益天线由于其垂直半功率角较窄，尤其需要采用零点填充技术来有效改善近处覆盖。 通常零深相对于主波束大于-26dB即表示天线有零点填充，有的供应

6、商采用百分比来表示，如某天线零点填充为10%，这两种表示方法的关系为： Y (dB)20lg(X%/100%)如：零点填充10%，即X=10；用dB表示：Y=20lg(10%/100%)-20dB上副瓣抑制，对于小区制蜂窝系统，为了提高频率复用效率， 减少对邻区的同频干扰，基站天线波束赋形时应尽可能降低那些瞄准干扰区的副瓣，提高D/U值（有用和无用信号强度之比），上第一副瓣电平应小于-18dB，对于大区制基站天线无这一要求。1.1.2 天线的增益。天线作为一种无源器件，其增益的概念与一般功率放大器增益的概念不同。功率放大器具有能量放大作用，但天线本身并没有增加所辐射信号的能量，它只是通过天线振

7、子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一方向。增益是天线的重要指标之一，它表示天线在某一方向能量集中的能力。表示天线增益的单位通常有两个：dBi、dBd。两者之间的关系为：dBi=dBd+2.17dBi定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于各向同性天线能量集中的相对能力，“i”即表示各向同性Isotropic。dBd定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于半波振子天线能量集中的相对能力，“d”即表示偶极子Dipole。两种增益单位的关系见图1：图1 dBi与dBd的关系天线增益不但与振子单元数量有关，还与水平半功率角和垂直半功率角有关。ZAUUmaxUmin天线B馈线AZiABZin

8、TZc1.1.3 天线的驻波比天线驻波比表示天馈线与基站（收发信机）匹配程度的指标。驻波比的定义：Umax馈线上波腹电压；Umin馈线上波节电压。驻波比的产生，是由于入射波能量传输到天线输入端B未被全部吸收（辐射）、产生反射波，迭加而形成的。VSWR越大，反射越大，匹配越差。那么，驻波比差，到底有哪些坏处？在工程上可以接受的驻波比是多少？一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的。 VSWR1，说明输进天线的功率有一部分被反射回来，从而降低了天线的辐射功率； 增大了馈线的损耗。7/8电缆损耗4dB/100m，是在VSWR=1（全匹配）情况下测的；有了反射功率，就增大了

9、能量损耗，从而降低了馈线向天线的输入功率； 在馈线输入端A，失配严重时，发射机T的输出功率达不到设计额定值。但是，现代发射机输出功率允许在一定失配情况下如（VSWR1.7或2.0）达到额定功率。经过计算，驻波比对天线反射功率、所增大的馈线损耗与完全匹配（VSWR=1）时相比，所减小的总辐射功率的关系，见下表。VSWR反射功率百分比增大馈线损耗(dB)（50米馈线加跳线约2.5dB自然损耗）与完全匹配(VSWR=1)相比减小的辐射功率(dB)减小辐射功率百分比3.06.025%(1.25dB)0.92.1540%2.09.511%(0.5dB)0.360.8618%1.811.08%(0.36d

10、B)0.310.6714%1.514.04%(0.17dB)0.190.368%1.415.52.8%(0.12dB)0.090.214.7%1.317.51.7%(0.07dB)0.060.132.9%1.221.00.8%(0.03dB)0.040.071.1%从上表可以看出： VSRW=3.0时，天线反射25%的功率（1.25dB），馈线新增损耗0.9dB，与完全匹配（VSRW=1）相比，功率多损失40%(2.15dB)； VSWR=1.5时，天线反射4%的功率（0.17dB），馈线新增损耗0.19dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失8%(0.36dB)； VSWR=1.4时

11、，天线反射2.8%的功率（0.12dB），馈线新增损耗0.09dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失4.7%(0.21dB)； VSWR=1.3时，天线反射1.7%的功率（0.07dB），馈线新增损耗0.06dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失2.9%(0.13dB)。可见，VSWR=1.3与VSWR=1.5相比，功率损失仅减少了0.23dB，这在移动通信的衰落传播中，影响基本可以忽略。然而天线的制造成本却高得多。不要盲目一味追求低的驻波比！1.1.4 天线的极化极化是描述电磁波场强矢量空间指向的一个辐射特性，当没有特别说明时，通常以电场矢量的空间指向作为电磁波的极化方向

12、，而且是指在该天线的最大辐射方向上的电场矢量来说的。电场矢量在空间的取向在任何时间都保持不变的电磁波叫直线极化波，有时以地面作参考，将电场矢量方向与地面平行的波叫水平极化波，与地面垂直的波叫垂直极化波。电场矢量在空间的取向有的时候并不固定，电场失量端点描绘的轨迹是圆，称圆极化波；若轨迹是椭圆，称之为椭圆极化波，椭圆极化波和圆极化波都有旋相性。不同频段的电磁波适合采用不同的极化方式进行传播，移动通信系统通常采用垂直极化，而广播系统通常采用水平极化，椭圆极化通常用于卫星通信。天线的极化方式有单极化天线、双极化天线两种，其本质都是线极化方式。双极化天线利用极化分集来减少移动通信系统中多径衰落的影响，

13、提高基站接收信号质量的，通常有0/90、45/-45两种。对于CDMA频段，水平极化波的传播效果不如垂直极化，因此目前很少采用0/90的交叉极化天线。1.1.5 下倾（Downtilt）天线下倾是常用的一种增强主服务区信号电平，减小对其他小区干扰的一种重要手段。通常天线的下倾方式有机械下倾、电子下倾两种方式。机械下倾是通过调节天线支架将天线压低到相应位置来设置下倾角；而电子下倾是通过改变天线振子的相位来控制下倾角。当然在采用电子下倾角的同时可以结合机械下倾一起进行。电子下倾天线一般倾角固定，即我们通常所说的预置下倾。最新的技术是倾角可调的电子下倾天线，为区分前面的电子下倾天线，这种天线我们通常

14、称作电调天线。下图为机械调节下倾角和电子调节下倾角的模拟覆盖比较效果图1.1.6 端口隔离度对于多端口天线，如双极化天线、双频段双极化天线，收发共用时端口之间的隔离度应大于30dB。1.1.7 功率容量指平均功率容量，天线包括匹配、平衡、移相等其它耦合装置，其所承受的功率是有限的，考虑到基站天线的实际最大输入功率（单载波功率为20W），若天线的 一个端口最多输入六个载波，则天线的输入功率为120W，因此天线的单端口功率容量应大于200W（环境温度为65时）。1.1.8 通信方程式式中：Pr(dBm)表示覆盖范围内手机接收的辐射功率。PT(dBm)表示基站辐射的功率。S表示手机距基站的距离。mi

15、n表示基站工作的最短波长。GT(dBi)表示基站天线的增益。Gr(dBi)表示手机天线的增益。Lo(dBi)表示传播中的其它损耗（含馈线损耗）例：在自由空间中GSM网中：基站塔高40米发射功率PT = 43dBm (20W)基站用天线GT = 15dBi垂直波束宽度3dB = 18o手机持有者高h z = 1.5米手机天线增益Gr = 1.5dBi最短波长min = 0.313米如果天线下倾角为0度，计算出覆盖区内的功率分布为：S40mSS18o当S=2000米时，手机天线与主波束的夹角 = arctg(40/2000) = 1.1o，可认为手机天线处于主波束宽度内，可算出：手机天线处照射的功

16、率为：Pr = -38.5dBm Lo理想条件下Lo0，则手机信号Pr (dBm)-70 dBm，即信号很好。当S = S时，手机天线与主波束夹角正处于天线波束零点，此时手机天线处照射功率为0。同样当手机处于S = S时，也收不到信号，这就是所谓塔下“黑”现象。2. 基站天线的主要类型移动通信天线的技术发展很快，最初中国主要使用普通的定向和全向型移动天线，后来普遍使用机械天线，现在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别不大，都符合网络指标要求，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，

17、对上述几种天线进行分析比较。2.1 全向天线全向天线在水平方向功率均匀地辐射，在垂直方向能量集中。可以将半波振子按照直线排列，振子单元数量每增加一倍，增益增加3dB，通常9dBd的全向天线，高度为3米。在施工上，发射天线和接收天线安装的方向是相反的，通常发射天线朝下安装。2.2 定向天线定向天线在垂直和水平方向上都具有方向性，其一般是由直线天线阵加上反射板构成，也可以直接采用方向天线（八木天线），其增益在920dBd左右。高增益的天线，其方向图将会非常狭窄。2.3 智能天线智能天线利用数字信号处理技术，采用了先进的波束切换技术（switched beam technology）和自适应空间数字

18、处理技术（adaptive spatial digital processing technology），产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。传统无线基站的最大弱点是浪费无线电信号能量，在一般情况下，只有极小一部分信号能量到达收信方。此外，当基站收听信号时，它接收的不仅是有用信号而且还收到其它信号的干扰噪声。智能天线则不然，它能够更有效地收听特定用户的信号和更有效地将信号能量传递给该用户。不同于传统的时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）或码分多址（CDMA）方式，智能天线引入了第四维多

19、址方式：空分多址（SDMA）方式。在相同时隙、相同频率或相同地址码情况下，用户仍可以根据信号不同的空间传播路径而区分。智能天线相当于空时滤波器，在多个指向不同用户的并行天线波束控制下，可以显著降低用户信号彼此间干扰。具体而言，智能天线将在以下方面提高未来移动通信系统性能：(1) 扩大系统的覆盖区域；(2) 提高系统容量；(3) 提高频谱利用效率；(4) 降低基站发射功率，节省系统成本，减少信号间干扰与电磁环境污染。智能天线分为两大类：多波束智能天线与自适应阵列智能天线，简称多波束天线和自适应阵天线。多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区，每个波束的指向是固定的，波束宽度也随阵元数目的确定而确

20、定。随着用户在小区中的移动，基站选择不同的相应波束，使接受信号最强。因为用户信号并不一定在固定波束的中心处，当用户位于波束边缘，干扰信号位于波束中央时，接收效果最差，所以多波束天线不能实现信号最佳接收，一般只用作接收天线。但是与自适应阵天线相比，多波束天线具有结构简单、无需判定用户信号到达方向的优点。自适应阵天线一般采用416天线阵元结构，阵元间距1/2波长，若阵元间距过大，则接收信号彼此相关程度降低，太小则会在方向图形成不必要的栅瓣，故一般取半波长。阵元分布方式有直线型、圆环型和平面型。自适应天线是智能天线的主要类型，可以实现全向天线，完成用户信号接收和发送。自适应阵天线系统采用数字信号处理

21、技术识别用户信号到达方向，并在此方向形成天线主波束。自适应阵天线根据用户信号的不同空间传播方向提供不同的空间信道，等同于信号有线传输的线缆，有效克服了干扰对系统的影响。目前，国际上已经将智能天线技术作为一个三代以后移动通信技术发展的主要方向之一，一个具有良好应用前景且尚未得到充分开发的新技术，是第三代移动通信系统中不可缺的关键技术之一。2.4 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

22、向图容易变形。实践证明：机械天线的最佳下倾角度为15；当下倾角度在510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，从没有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；机械天线的下倾角度是通过计算机模拟分析软件计算的

23、理论值，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。2.5 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，改变合成分量场强强度，从而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，保证在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，同时又使整个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

24、；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，增加下倾角度，可以使扇区覆盖面积缩小，但不产生干扰，这样的方向图是我们需要的，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；电调天线的三阶互调指标为-150dBc，较机械天线相差30dBc，有利于消除邻频干扰和杂散干扰。2.6 双极化天线双极化

25、天线是一种新型天线技术，组合了+45和-45两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量；如果使用双极化天线，每个扇形只需要1根天线；同时由于在双极化天线中，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足互调对天线间隔离度的要求（30dB），因此双极化天线之间的空间间隔仅需20-30cm；另外，双极化天线具有电调天线的优点，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，提高全网的服务质量。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

26、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合理，基站站址的选定更加容易。对于天线的选择，我们应根据自己移动网的覆盖，话务量，干扰和网络服务质量等实际情况，选择适合本地区移动网络需要的移动天线：- 在基站密集的高话务地区，应该尽量采用双极化天线和电调天线；- 在边、郊等话务量不高，基站不密集地区和只要求覆盖的地区，可以使用传统的机械天线。我国目前的移动通信网在高话务密度区的呼损较高，干扰较大，其中一个重要原因是机械天线下倾角度过大，天线下倾角度过大，天线方向图严重变形。要解决高话务区的容量不足，必须缩短站距，加大天线下倾角度，但是使用机械天线，下倾角度大于5时，天线方向

27、图就开始变形，超过10时，天线方向图严重变形，因此采用机械天线，很难解决用户高密度区呼损高、干扰大的问题。因此建议在高话务密度区采用电调天线或双极化天线替换机械天线，替换下来的机械天线可以安装在农村，郊区等话务密度低的地区。3 不同应用环境下的天线选型在移动通信网络中，天线的选择是一个很重要的部分，应根据网络的覆盖要求、话务量、干扰和网络服务质量等实际情况来选择天线。天线选择得当，可以改善覆盖效果，减少干扰，改善服务质量。根据地形或话务量的分布可以把天线使用的环境分为8 种类型：市区（高楼多，话务大）、郊区（楼房较矮，开阔）、农村（话务少）、公路（带状覆盖）、山区（或丘陵，用户稀疏）、近海（覆

28、盖极远，用户少）、隧道、大楼室内。3.1 市区基站天线选择应用环境特点：基站分布较密，要求单基站覆盖范围小，希望尽量减少越区覆盖的现象，减少基站之间的干扰，提高频率复用率。天线选用原则(1) 极化方式选择：由于市区基站站址选择困难，天线安装空间受限，建议选用双极化天线。(2) 方向图的选择：在市区主要考虑提高频率复用度，因此一般选用定向天线。(3) 半功率波束宽度的选择：为了能更好地控制小区的覆盖范围来抑制干扰，市区天线水平半功率波束宽度选6065。在天线增益及水平半功率角度选定后，垂直半功率角也就定了。(4) 天线增益的选择：由于市区基站一般不要求大范围的覆盖距离，因此建议选用中等增益的天线

29、。同时天线的体积和重量可以变小，有利于安装和降低成本。根据目前天线型号，建议市区天线增益视基站疏密程度及城区建筑物结构等选用1518dBi增益的天线。若市区内用作补盲的微蜂窝天线增益可选择更低的天线如1012dBi的天线。(5) 预置下倾角及零点填充的选择：市区天线一般都要设置一定的下倾角，因此为增大以后的下倾角调整范围，可以选择具有固定电下倾角的天线（建议选3 6）或电调天线。由于市区基站覆盖距离较小，零点填充特性可以不作要求。(6) 下倾方式选择：由于市区的天线倾角调整相对频繁，且有的天线需要设置较大的倾角，而机械下倾不利于干扰控制，所以在可能的情况下建议选用预置下倾天线。条件成熟时可以选

30、择电调天线。(7) 下倾角调整范围选择： 要求天线支架的机械调节范围在015。推荐：半功率波束宽度65/中等增益/带固定电下倾角或可调电下倾 + 机械下倾的双极化天线。3.2 农村基站天线选择应用环境特点：基站分布稀疏，话务量较小，覆盖要求广。有的地方周围只有一个基站，覆盖成为最为关注的对象，这时应结合基站周围需覆盖的区域来考虑天线的选型。一般情况下是希望在需要覆盖的地方能通过天线选型来得到更好的覆盖。天线选用原则(1) 极化方式选择：从发射信号的角度，在较为空旷地方采用垂直极化天线比采用其他极化天线效果更好。从接收的角度，在空旷的地方由于信号的反射较少，信号的极化方向改变不大，采用双极化天线

31、进行极化分集接收时，分集增益不如空间分集。所以建议在农村建议选用垂直单极化天线。(2) 方向图选择：如果要求基站覆盖周围的区域，且没有明显的方向性，基站周围话务分布比较分散，此时建议采用全向基站覆盖。 需要特别指出的是：这里的广覆盖并不是指覆盖距离远，而是指覆盖的面积大而且没有明显的方向性。同时需要注意的是：全向基站由于增益小，覆盖距离不如定向基站远。同时全向天线在安装时要注意塔体对覆盖的影响，并且天线一定要与地平面保持垂直。如果运营商对基站的覆盖距离有更远的覆盖要求，则需要用定向天线来实现。一般情况下，应当采用水平面半波束宽度为90 、120 的定向天线；在某些基站周围需要覆盖的区域呈现很明

32、显的形状，可选择地形匹配波束天线进行覆盖。(3) 天线增益的选择：视覆盖要求选择天线增益，建议在农村地区选择较高增益（1618dBi）的定向天线或11dBi的全向天线。(4) 预置下倾角及零点填充的选择：由于预置下倾角会影响到基站的覆盖能力，所以在农村这种以覆盖为主的地方建议选用不带预置下倾角的天线。但天线挂高在50米以上且近端有覆盖要求时，可以优先选用零点填充（大于15%）的天线来避免塔下黑问题。(5) 下倾方式的选择：在农村地区对天线的下倾调整不多，其下倾角的调整范围及特性要求不高，建议只采用机械下倾方式。(6) 对于定向站型推荐选择：半功率波束宽度90/中、高增益/单极化空间分集，或90

33、双极化天线，主要采用机械下倾角/零点填充大于15% 。(7) 对于全向站型推荐：零点填充的天线；若覆盖距离不要求很远且天线很高，可以采用电下倾（3或5）。天线相对主要覆盖区挂高不大于50m时，可以使用普通天线。另外，对全向站还可以考虑双发天线配置以减小塔体对覆盖的影响。此时需要通过功分器把发射信号分配到两个天线上。3.3 郊区基站天线选择应用环境特点：郊区的应用环境介于城区环境与农村环境之间，有的地方可能更接近城区，基站数量不少，频率复用较为紧密，这时覆盖与干扰控制在天线选型时都要考虑。而有的地方可能更接近农村地方，覆盖成为重要因素。因此在天线选型方面可以视实际情况参考城区及农村的天线选型原则

34、。在郊区，情况差别比较大。可以根据需要的覆盖面积来估计大概需要的天线类型。天线选用原则(1) 根据情况选择水平面半功率波束宽度为65 的天线或选择半功率波束宽度为90 的天线。当周围的基站比较少时，应该优先采用水平面半功率波束宽度为90 的天线。若周围基站分布很密，则其天线选择原则参考城区基站的天线选择。若周围基站较很少，且将来扩容潜力不大，则可参考农村的天线选择原则。(2) 考虑到将来的平滑升级，所以一般不建议采用全向站型。(3) 是否采用预置下倾角应根据具体情况来定。即使采用下倾角，一般下倾角也比较小。推荐选择：半功率波束宽度90/中、高增益的天线，可以用电调下倾角，也可以是机械下倾角。3

35、.4 公路覆盖基站天线选择应用环境特点：该应用环境下话务量低、用户高速移动、此时重点解决的是覆盖问题。而公路覆盖与大中城市或平原农村的覆盖有着较大区别，一般来说它要实现的是带状覆盖，故公路的覆盖多采用双向小区；在穿过城镇，旅游点的地区也综合采用三向、全向小区；再就是强调广覆盖，要结合站址及站型的选择来决定采用的天线类型。不同的公路环境差别很大，一般来说有较为平直的公路，如高速公路、铁路、国道、省道等等，推荐在公路旁建站，采用S1/1/1、或S1/1站型，配以高增益定向天线实现覆盖。有蜿蜒起伏的公路如盘山公路、县级自建的山区公路等等。得结合在公路附近的乡村覆盖，选择高处建站。站型得灵活配置，可能

36、会用到全向加定向等特殊站型。不同的路段环境差别也很大，如高速公路与铁路所经过的地形往往复杂多变，有平原、高山、树林、隧道等，还要穿过乡村和城镇，所以对其无线网络的规划及天线选型时一定要在充分勘查的基础上具体对待各段公路，灵活规划。在初始规划进行天线选型时，应尽量选择覆盖距离广的高增益天线进行广覆盖，在覆盖不到的盲区路段可选用增益较低的天线进行补盲。天线选型原则(1) 方向图的选择：在以覆盖铁路、公路沿线为目标的基站，可以采用窄波束高增益的定向天线。 可根据布站点的道路局部地形起伏和拐弯等因素来灵活选择天线形式。 如果覆盖目标为公路及周围零星分布的村庄，可以考虑采用全向天线或变形全向天线，如八字

37、形或心形天线。纯公路覆盖时根据公路方向选择合适站址采用高增益（14dBi）8字型天线（O2/O1），或考虑S0.5/0.5 的配置，最好具有零点填充；对于高速公路一侧有小村镇，用户不多时，可以采用210 220变形全向天线。(2) 极化方式选择： 从发射信号的角度，在较为空旷地方采用垂直极化天线比采用其他极化天线效果更好。从接收的角度，在空旷的地方由于信号的反射较少，信号的极化方向改变不大，采用双极化天线进行极化分集接收时，分集增益不如空间分集。所以建议在进行公路覆盖时选用垂直单极化天线。(3) 天线增益的选择，若不是用来补盲，定向天线增益可选17dBi22dBi的天线。全向天线的增益选择11

38、dBi。若是用来补盲，则可根据需要选择增益较低的天线。(4) 预置下倾角及零点填充的选择：由于预置下倾角会影响到基站的覆盖能力，所以在公路这种以覆盖为主的地方建议选用不带预置下倾角的天线。在50米以上且近端有覆盖要求时，可以优先选用零点填充（大于15%）的天线来解决塔下黑问题。(5) 下倾方式的选择：公路覆盖一般不打下倾。对天线的下倾调整不多，其下倾角的调整范围及特性要求不高，建议选用价格较便宜的机械下倾天线。(6) 前后比：由于公路覆盖大多数用户都是快速移动用户，所以为保证切换的正常进行，定向天线的前后比不宜太高，否则可能会由于两定向小区交叠深度太小而导致切换不及时造成掉话的情况。对于高速公

39、路和铁路覆盖，建议优先选择“8”字形天线或S0.5/0.5 配置，以减少高速移动用户接近/离开基站附近时的切换。3.5 山区覆盖基站天线选择应用环境特点：在偏远的丘陵山区，山体阻挡严重，电波的传播衰落较大，覆盖难度大。 通常为广覆盖，在基站很广的覆盖半径内分布零散用户，话务量较小。基站或建在山顶上、山腰间、山脚下、或山区里的合适位置。需要区分不同的用户分布、地形特点来进行基站选址、选型、选择天线。以下这几种情况比较常见的：盆地型山区建站、高山上建站、半山腰建站、普通山区建站等。在盆地中心选址建站，如果盆地范围不大，推荐采用全向O2站型；如果盆地范围较大，或需要兼顾到某条出入盆地的交通要道，推荐

40、采用S1/1/1或OS的站型。 有时受制于微波传输的因素，必须在某些很高的山上建站，此时天线离用户分布面往往有150米以上的落差。如果覆盖的目标区域就在山脚下附近，此时需配以带电子下倾角的全向天线，使信号波形向下，避免出现“塔下黑”的现象。在半山腰建站，基站天线的挂高低于山顶，山的背面无法覆盖。因此只需用定向小区，用半功率角较大的天线，覆盖山的正面。普通地形起伏不大的山区，推荐采用S1/1/1站型，尽量增加信号强度，给信号衰减留下更多的余量。天线选择原则(1) 方向图的选择：视基站的位置、站型及周边覆盖需求来决定方向图的选择，可以选择全向天线，也可以选择定向天线。对于建在山上的基站，若需要覆盖

41、的地方位置相对较低，则应选择垂直半功率角较大的方向图，更好地满足垂直方向的覆盖要求。(2) 天线增益选择：视需覆盖的区域的远近选择中等天线增益，全向天线（911dBi），定向天线（1518dBi）。(3) 预置下倾与零点填充选择：在山上建站，需覆盖的地方在山下时，要选用具有零点填充或预置下倾角的天线。对于预置下倾角的大小视基站与需覆盖地方的相对高度作出选择，相对高度越大预置下倾角也就应选择更大一些的天线。3.6 近海覆盖基站天线选择 应用环境特点：话务量较少，覆盖面广，无线传播环境好。对近海的海面进行覆盖时，覆盖距离将主要受三个方面的限制，即地球球面曲率、无线传播衰减、TA值的限制。考虑到地球

42、球面曲率的影响。因此对海面进行覆盖的基站天线一般架设得很高，超过100米。天线选择原则(1) 方向图的选择：由于在近海覆盖中，面向海平面与背向海平面的应用环境完全不同，因此在进行近海覆盖时不选择全向天线，而是根据周边的覆盖需求选择定向天线。一般垂直半功率角可选择小一些的。(2) 天线增益的选择，由于覆盖距离很大，在选择天线增益时一般选择高增益（16dBi以上）的天线。(3) 从发射信号的角度，在较为空旷地方采用垂直极化天线比采用其它极化天线效果更好。从接收的角度，在空旷的地方由于信号的反射较少，信号的极化方向改变不大，采用双极化天线进行极化分集接收时，分集增益不如空间分集。所以建议在进行近海覆

43、盖时选用垂直单极化天线。(4) 预置下倾与零点填充选择，在进行海面覆盖时，由于要考虑地球球面曲率的影响，所以一般天线架设得很高，会超过100米，因此在近端容易形成盲区。因此建议选择具有零点填充或预置下倾角的天线，考虑到覆盖距离要优先选用具有零点填充的天线。3.7 隧道覆盖基站天线选择应用环境特点：一般来说靠外部的基站不能对隧道进行良好的覆盖，必须针对具体的隧道规划站址及选择天线。这种应用环境下话务量不大，也不会存在干扰控制的问题，主要是天线的选择及安装问题，在很多种情况下大天线可能会由于安装受限而不能采用。对不同长度的隧道，基站及天线的选择有很大的差别。另外还要注意到隧道内的天线安装调整维护十

44、分困难。特别是铁路隧道在火车通过时剩余空间会很小，在隧道里面安装大天线不可能。天线选择原则(1) 方向图选择：隧道覆盖方向性明显，所以一般选择定向天线，并且可以采用窄波束天线进行覆盖。(2) 极化方式选择：考虑到天线的安装及隧道内壁对信号的反射作用，建议选择双极化天线。(3) 天线增益选择：对于公路隧道长度不超过2km的，可以选择低增益（1012dBi）的天线。对于更长一些隧道，也可采用很高增益（22dBi）的窄波束天线进行覆盖，不过此时要充分考虑大天线的可安装性。(4) 天线尺寸大小的选择：这在隧道覆盖中很关键，针对每个隧道设计专门的覆盖方案，充分考虑天线的可安装性，尽量选用尺寸较小便于安装

45、的天线。(5) 除了采用常用的平板天线、八木天线进行隧道覆盖外，也可常用分布式天线系统对隧道进行覆盖，如采用泄漏电缆、同轴电缆、光纤分布式系统等；特别是针对铁路隧道，安装天线分布式系统将会受到很大的限制。这时可考虑采用泄漏电缆等其他方式进行隧道覆盖。(6) 前后比：由于隧道覆盖大多数用户都是快速移动用户，所以为保证切换的正常进行，定向天线的前后比不宜太高，否则可能会由于两定向小区交叠深度太小而导致切换不及时造成掉话的情况。(7) 适合于隧道覆盖的最新天线是环形天线，该种天线对铁路隧道可以提供性价比更好的覆盖方案。该天线的原理、技术指标仍有待研究。推荐选择1012dB的八木/对数周期/平板天线安

46、装在隧道口内侧对2km以下的公路隧道进行覆盖。3.8 室内覆盖基站天线选择应用环境特点： 现代建筑多以钢筋混凝土为骨架，再加上全封闭式的外装修，对无线电信号的屏蔽和衰减特别厉害，很难进行正常的通信。在一些高层建筑物的低层，基站信号通常较弱，存在部分盲区；在建筑物的高层，则信号杂乱，干扰严重，通话质量差。在大多数的地下建筑，如地下停车场、地下商场等场所，通常都是盲区。在大中城市的中心区 ，基站密度都比较大，通常进入室内的信号通常比较杂乱、不稳定。手机在这种环境下使用，未通话时，小区重选频繁，通话过程中频繁切换，话音质量差，掉话现象严重。为解决室内覆盖问题，通常是建设室内分布系统，将基站的信号通过

47、有线方式直接引入到室内的每一个区域，再通过小型天线将基站信号发送出去，从而达到消除室内覆盖盲区，抑制干扰，为室内的移动通信用户提供一稳定、可靠的信号供其使用。室内分布系统主要由三部分组成：信号源设备（微蜂窝、宏蜂窝基站或室内直放站）；室内布线及其相关设备（同轴电缆、光缆、泄漏电缆、电端机、光端机等）；干线放大器、功分器、耦合器、室内天线等设备。天线选型原则根据分布式系统的设计，考察天线的可安装性来决定采用哪种类型的天线，泄漏电缆不需要天线。室内分布式系统常用到的天线单元有：(1) 室内吸顶天线单元(2) 室内壁挂天线单元(3) 杯状吸顶单元：超小尺寸，适用于小电梯内部、小包间内嵌入式的吸顶小灯泡内部等多种安装受限的应用场合。 (4) 板状天线单元：有不同的大小尺寸，可用于电梯行道内、隧道、地铁、走廊等不同场合的应用。这些天线的尺寸很小，便于安装与美观。增益一般也很低，可依据覆盖要求选择全向及定向天线。如推荐室内使用的全向天线：2dBi/垂直极化/全向天线。定向天线：7dBi/垂直极化/90度的定向天线。由于室内布线施工费用高，因此包括天线在内的室内分布天线