基站天线选型方法
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不同场景下天线选取原则在移动通信网络中,天线是移动通信系统的重要组成部分,天线的选用与网络的覆盖和整体的运行质量密切相关。
在实际的网络应用中,根据网络的覆盖要求、话务量分布、抗干扰要求和网络服务质量等实际情况来合理的选择天线尤为重要。
天线类型的选择与地形、地物,以及话务量分布紧密相关,因此我们可以将天线使用环境大致分为五种类型:城区、密集城区、郊区、农村地区、交通干线等几类,以下就在不同天线场景的天线产品类型及基本情况进行说明。
第一部分:选型原则一、城区基站天线的选用城区有较多或较复杂的建筑物环境,如城镇、市区;发达的村镇、工业区等。
电磁环境比较复杂,多径反射严重,复杂的多径反射使电磁波的极化发生了不可预测的变化。
同时城区基站密度较高,单站预期覆盖范围较小,选择天线时应考虑以下几方面。
(1)在城区为减少干扰,应选用水平半功率角接近于60度的天线。
这样的天线所构成的辐射方向图接近于理想的三叶草型蜂窝结构,与现网适配性较好,有助于控制越区切换。
如下图所示。
(2)城区基站一般不要求大范围覆盖,而更注重覆盖的深度。
由于中等增益天线的有效垂直波束相比于高增益天线较宽,覆盖半径内有效的深度覆盖范围较大,可以改善室内覆盖效果,所以选用中等增益天线较好。
(3)由于城区天线安装空间往往有限,选用±45°双极化天线可获得较好的分集增益。
同时,极化分集天线具有更高的性价比,且选址和安装较空间分集天线更为简单。
城区基站天线的一般选用原则如下:对于话务量高度密集的地区,基站间距离大约在300~500米时,采用增益在15dBi 左右。
对于话务量中等密集的地区,基站间距离大于500米,采用增益在17到18dBi左右天线。
对于低话务量区,由于基站间距离可能更大一些,采用增益在18dBi左右天线。
对于GSM1800及WCDMA系统,由于其频率较高,空间传播损耗较大,宜选型增益在18dBi左右天线。
详细的天线产品类型见下表:二、高密集城区基站天线的选用(1)连续电调天线的选用在繁华的密集城区,多径反射复杂,且频率复用规划的站址间相互制约、相互干扰严重。
基站天线的选型原则一、生产厂家的选择二、关于三阶互调指标5基站天线的选型原则(建议)三、基站天线选型原则建议一、生产厂家的选择首先要考察厂家的生产能力、研发队伍、仪器设备、检测手段、售后服务、质量保证体系。
对具体的基站天线产品还应考察下列各项:1、为提高网络性能和降低成本,在城区使用的基站天线应具有极化分集代替空间分集的能力。
2、对天线罩因雨雪、裹冰造成的表面分布电容影响,应有一定的防范能力。
3、为保证天线的最大增益,天线应当采用低耗馈电网络技术。
4、全向天线高增益天线在确保电性能前提下,天线尺寸应尽量短。
5、为确保产品的一致性及坚固性。
生产厂家应有模具化生产能力。
6、生产厂家应对天线的驻波比及三阶互调指标100%检测,对抽检(例10%)产品应进行包括增益和方向图在内的全指标测试。
7、要有完善的密封工艺并采用优质密封胶,确保天线的防水性和寿命。
8、定型产品要按信息产业部的标准进行环境试验:高温、低温、振动、冲击、运输。
9、具有采用机械下倾、电下倾、电调下倾三种调整方式相结合,解决大机械倾角下波形畸变的能力。
10、在考虑产品的适用性后,还要考察所需基站天线的性能价格比和厂家的供货期。
二、关于三阶互调指标5基站天线的选型原则(建议)互调的定义•互调是指非线性射频线路中,两个或多个频率混合后所产生的噪音信号。
•互调产生的本来并不存在“错误”信号,此信号会被系统误认为是真实的信号。
•互调可由有源元件(无线电设备、二极管)或无源元件(电缆、接头、天线、滤波器)引起。
具有两个载波信号的互调失真频率实例频率A及B上的载波,产生如下互调信号:1阶:A,B2阶:(A+B),(A-B)3阶:(2A±B),(2B ±A)4阶:(3A±B),(3B ±A),(2A±2B)5阶:(4A±B),(4B ±A),(3A±2B),(3B ±2A)互调失真如何影响系统的性能?•较高功率的发射信号通常会混合产生互调信号,最后进入接收波段。
天线选型原则1.1. 密集城区基站选型应用环境特点: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: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;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;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60~65°;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。
建议市区天线增益选用15-18dBi 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;下倾方式的选择: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,所以建议选用预置固定角度倾角天线或可调电下倾天线。
1.2. 郊区基站选型应用环境特点:基站分布稀疏,话务量较小,要求广覆盖。
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。
天线选用原则:方向图选择:一般情况下,应当采用水平面半功率波束宽度为65°、90°或者更宽水平波束宽度的定向天线;天线增益的选择:视覆盖要求选择天线增益,建议在郊区农村地区选择较高增益( 17-20dBi) 的定向天线或9-12dBi 的全向天线;下倾方式的选择:在郊区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,建议选用机械下倾天线;同时,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的天线来避免塔下黑问题1.3. 公路覆盖基站天线选择应用环境特点:该环境下话务量低、用户高速移动、此时重点解决的是覆盖问题。
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。
基站天线选型方法谢瑞华(中兴通讯上海第二研究所射频开发部)摘要本文针对基站天线的各项性能参数,阐述了基站天线选型的基本方法和注意事项。
一、引言近年来,在风风火火的移动通讯领域,国内国外天线品牌种类繁多使人目不暇接,而我们的客户中国移动和中国联通对天线的要求也逐渐由浅入深日趋细致,如何在满足覆盖降低成本的前提下,恰当选取天线各类参数,为客户提供良好的服务成为关键。
天线的合理选型会给公司带来事半功倍的效果。
以下将结合天线的各类电性能和机械性能参数,并总结曾经碰到的客户的各种天线选型要求,阐述基站天线选型的基本方法及其注意事项。
二、基站天线的选型方法1、天线的电性能参数天线工作频段的选取对各类基站而言,所选天线的工作频段应包含客户要求的频段,例如,为GSM900系统(890-960MHz)配置天线,工作频段为890-960MHz、870-960MHz、807-960 MHz和890-1880 MHz的双频天线均为可选。
从降低带外干扰信号的角度考虑,所选天线的带宽刚好满足频带要求即可。
但考虑到今后基站的扩容需要,宽频带天线也很受客户欢迎。
如可工作于GSM900和GSM1800频带的890-1880 MHz的双频天线。
它的价格较普通天线贵些。
天线辐射方向图的选取基站天线辐射方向图可分为全向辐射方向图和定向辐射方向图两大类,分别被称为全向天线和定向天线。
如图一所示,图中左边所示分别为全向天线的水平截面图和立体辐射方向图;图中右边所示分别为定向天线的水平截面图和立体辐射方向图。
全向天线在同一水平面内各方向的辐射强度理论上是相等的,它适用于全向小区;图中红色所示为定向天线罩中的金属反射板,它的存在使天线在水平面的辐射具备了方向性,适用于扇形小区的覆盖。
图一:基站天线及其空间辐射方向图天线极化方式的选取基站天线多采用线极化方式,如图二。
其中单极化天线多采用垂直线极化;双极化天线多采用±45︒双线极化。
由于一根双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的(图三),采用双线极化天线,可以大大减少天线数目,简化天线工程安装,降低成本,减少了天线占地空间。
移动通信基站是实现无线通信的重要设备,而天线作为基站的重要组成部分之一,具有至关重要的作用。
本文将进一步探讨移动通信基站天线的相关知识,包括天线的类型、天线的性能要求、天线的选型原则、天线的安装和维护等方面。
引言概述:移动通信基站天线是将无线电频率信号转换为电磁波信号并发射到空中或接收空中的电磁波转换为电信号的设备。
它是实现无线通信的关键环节,对通信系统的覆盖范围和通信质量具有直接影响。
因此,选择适合的天线类型和正确的安装方式非常重要。
正文内容:一、天线类型1.定向天线:通过增大天线的增益和指向性来实现远距离传输和覆盖。
2.宽角度天线:通过扩大天线的辐射角来实现较大范围的覆盖,但传输距离相对较短。
二、天线性能要求1.增益:天线增益是指天线指向性的强度,高增益天线可以实现长距离传输。
2.辐射效率:天线辐射功率与输入功率之比,较高的辐射效率可以提高天线传输效果。
3.频率范围:天线应具有适应不同频段的能力。
4.方向性:天线应具备较好的指向性,以减少干扰和提高覆盖范围。
5.极化方式:天线的极化方式需要与基站系统相匹配,一般分为水平极化和垂直极化。
三、天线选型原则1.频率匹配:选择与系统频段相匹配的天线。
2.增益匹配:根据具体需求选择适当的天线增益,以实现预期的覆盖范围和通信质量。
3.空间需求:考虑基站所在位置的实际情况,选择合适的天线。
4.环境适应:根据基站所处环境的不同,选择适应不同气候条件和防护要求的天线。
5.成本效益:综合考虑天线性能、价格、使用寿命等因素,选择性价比较高的天线。
四、天线的安装和维护1.安装位置:根据天线类型和覆盖需求,选择适当的高度和方向,避免遮挡和多径干扰等问题。
2.安装角度:根据天线的辐射角和覆盖需求选择合适的安装角度,最大程度地提高天线的辐射效果。
3.安装固定:确保天线安装牢固,避免受风力等外力影响导致天线倾斜或脱落。
4.定期检查:定期检查天线的性能和连接,确保天线的正常运行。
WCDMA基站天线的选择【摘要】WCDMA基站天线的选择在无线通信网络中起着至关重要的作用,直接影响网络性能和覆盖范围。
本文介绍了WCDMA基站天线的类型、技术指标、安装位置、选取原则,以及调试和优化方法。
正确选择和优化WCDMA基站天线可以有效提高网络性能,增加覆盖范围,提升用户体验。
WCDMA基站天线的选择是建设和维护无线通信网络的关键。
通过本文的介绍和指导,读者可以更好地了解WCDMA基站天线的重要性,以及如何正确选择和优化WCDMA基站天线,从而提升网络性能和用户体验水平。
【关键词】WCDMA基站天线、选择、网络性能、类型、技术指标、安装位置、选取原则、调试、优化、无线通信网络、关键、提高、覆盖范围1. 引言1.1 WCDMA基站天线的选择的重要性WCDMA基站天线的选择在无线通信网络建设中起着至关重要的作用。
作为通信网络的核心组成部分,基站天线直接影响着网络性能和覆盖范围。
正确选择适合的基站天线可以提高网络的容量和覆盖范围,减少通信中的干扰和误码率,从而提高用户的通信质量和体验。
WCDMA基站天线的选择不仅涉及到技术和性能方面的考量,还需要考虑到网络的布局和覆盖需求。
不同类型的基站天线适用于不同的环境和场景,例如城市、郊区或农村地区。
在建设和优化无线通信网络时,必须根据具体情况选择合适的WCDMA基站天线,以实现最佳的网络性能和覆盖效果。
WCDMA基站天线的选择对于建设和维护无线通信网络至关重要。
只有正确选择并优化基站天线,才能提高网络性能,满足用户需求,实现通信网络的稳定运行和持续发展。
在进行基站天线选择时,务必认真考虑各种因素,以确保网络的高效运行和用户的满意度。
1.2 WCDMA基站天线的选择对网络性能的影响WCDMA基站天线的选择对网络性能的影响是非常重要的。
天线作为无线通信系统中的关键组成部分,直接影响着通信质量和覆盖范围。
在WCDMA系统中,选用合适的基站天线可以提高网络的容量和覆盖范围,减少信号干扰,增强信号的传输质量。
基站天线选型方法
谢瑞华
(中兴通讯上海第二研究所射频开发部)
摘要本文针对基站天线的各项性能参数,阐述了基站天线选型的基本方法和注意事项。
一、引言
近年来,在风风火火的移动通讯领域,国内国外天线品牌种类繁多使人目不暇接,而我们的客户中国移动和中国联通对天线的要求也逐渐由浅入深日趋细致,如何在满足覆盖降低成本的前提下,恰当选取天线各类参数,为客户提供良好的服务成为关键。
天线的合理选型会给公司带来事半功倍的效果。
以下将结合天线的各类电性能和机械性能参数,并总结曾经碰到的客户的各种天线选型要求,阐述基站天线选型的基本方法及其注意事项。
二、基站天线的选型方法
1、天线的电性能参数
天线工作频段的选取
对各类基站而言,所选天线的工作频段应包含客户要求的频段,例如,为GSM900系统(890-960MHz)配置天线,工作频段为890-960MHz、870-960MHz、807-960 MHz和890-1880 MHz的双频天线均为可选。
从降低带外干扰信号的角度考虑,所选天线的带宽刚好满足频带要求即可。
但考虑到今后基站的扩容需要,宽频带天线也很受客户欢迎。
如可工作于GSM900和GSM1800频带的890-1880 MHz的双频天线。
它的价格较普通天线贵些。
天线辐射方向图的选取
基站天线辐射方向图可分为全向辐射方向图和定向辐射方向图两大类,分别被称为全向天线和定向天线。
如图一所示,图中左边所示分别为全向天线的水平截面图和立体辐射方向图;图中右边所示分别为定向天线的水平截面图和立体辐射方向图。
全向天线在同一水平面内各方向的辐射强度理论上是相等的,它适用于全向小区;图中红色所示为定向天线罩中的金属反射板,它的存在使天线在水平面的辐射具备了方向性,适用于扇形小区的覆盖。
图一:基站天线及其空间辐射方向图
天线极化方式的选取
基站天线多采用线极化方式,如图二。
其中单极化天线多采用垂直线极化;双极化天线多采用±45︒双线极化。
由于一根双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的(图三),采
用双线极化天线,可以大大减少天线数目,简化天线工程安装,降低成本,减少了天线占地空间。
是目前城市地区开局天线的主流。
图二:基站天线常用极化方式
图三:双极化基站天线示意
天线增益的选取
天线增益一般常用dBd和dBi两种单位。
dBi用于表示天线在最大辐射方向场强相对于全向辐射器(其空间辐射方向图如图四中)的参考值;而相对于半波振子(其空间辐射方向图如图四左)的天线增
益用dBd 表示。
两者有一个固定的dB 差值(如图四右),即0dBd 等于2.15dBi 。
图四:dBi 与dBd 的不同参考示意图 目前国内外基站天线的增益范围从0dBi 到20dBi 以上均有应用。
用于室内微蜂窝覆盖的天线增益一般选择0-8 dBi ,室外基站从全向天线增益9dBi 到定向天线增益18dBi 应用较多。
具体增益值应根据覆盖距离的要求由网络规化结果给出。
而增益20dBi 左右的相对波束较窄的天线多用于地广人稀的高速公路的覆盖。
天线水平波瓣3dB 宽度的选取
全向天线的水平波瓣宽度均为360︒(图五中右),而定向天线的常见水平波瓣3dB 宽度有20︒、30︒、65︒、90︒、105︒、120︒、180︒多种(图五中左)。
图四:基站天线水平波瓣3dB 宽度示意图
其中20︒、30︒的品种一般增益较高,
多用于狭长地带或高速公路2.15
dB
的覆盖;65︒品种多用于密集城市地区典型基站三扇区配置的覆
盖,90︒品种多用于城镇郊区地区典型基站三扇区配置的覆盖,105︒
图六:基站天线三扇区覆盖示意
品种多用于地广人稀地区典型基站三扇区配置的覆盖,如图六所示。
120︒、180︒品种多用于角度极宽的特殊形状扇区的覆盖。
天线垂直波瓣3dB宽度的选取
图七:基站天线垂直波瓣3dB宽度的选取示意
天线的垂直波瓣3dB宽度与天线的增益、水平3dB宽度密不可分。
基站天线的垂直波瓣3dB宽度多在10︒左右。
一般来说,在采用同类的天线设计技术条件下,增益相同的天线中,水平波瓣越宽,垂直波瓣3dB越窄。
一般,天线的垂直尺寸越长,增益越高,它的垂直波瓣3dB 宽度将越窄。
较窄的垂直波瓣3dB宽度将会产生较多的覆盖死区,如图七所示,同样挂高的二副无下倾天线中,红色较宽的垂直波瓣产生
的覆盖死区范围长度为OX’’,小于兰色较窄的垂直波瓣死区范围长度为OX。
在天线选型时,为了保证对服务区的良好覆盖,减少死区,在同等增益条件下,所选天线垂直波瓣3dB宽度应尽量宽些。
天线下倾方式的选取
为了加强对基站近区的覆盖尽可能减少死区,同时尽量减少对其它相邻基站的干扰,天线应避免过高架设,同时应采用下倾的方式。
图八中,黄色低架天线和绿色下倾天线产生的死区范围OX’’和OX’,均小于图中兰色高架无下倾天线的死区范围OX。
图八:基站天线下倾对比示意
天线下倾有多种方式:机械下倾、固定电调下倾、可调电调下倾、遥控可调电调下倾。
其中机械下倾只是在架设时倾斜天线,它的价格也较便宜,多用于角度小于10 的下倾,当再进一步加大天线下倾的角度时,覆盖正前方出现明显凹坑,两边也被压扁,天线方向图畸变,引起天线正前方覆盖不足同时对两边基站的干扰加剧,如图九所示。
机械下倾的另一个缺陷是天线后瓣会上翘,对相临扇
区造成干扰,引起近区高层用户手机掉话。
图九:基站天线下倾方式对比
电调下倾天线虽价格稍贵,但它下倾角度范围较大(可大于10︒),天线方向图无明显畸变,天线后瓣也将同时下倾,不会造成对近端高楼用户的干扰。
天线下倾方式的选取,可根据客户和覆盖的具体要求,选用固定电调下倾、可调电调下倾或遥控可调电调下倾天线。
其中小角度的固定电调下倾天线加上开局现场的机械下倾方案在性能和成本上具有优势,应是下倾的主流方式。
而操作人员可以坐在机房中,使用遥控器或手提电脑来随时更换电调下倾角度的遥控可调电调下倾天线,虽然具有在工程现场应用调整方便快捷易于维护的特点,但其价格也相对可观。
天线前后比的选取
天线的前后比指标与天线反射板的电尺寸有关,较大的电尺寸将提供较好的前后比指标。
如水平波瓣3dB宽65︒的天线水平尺寸大于水平波瓣3dB宽90︒的天线,所以,水平波瓣3dB宽65︒的天线前后比一般会优于水平波瓣3dB宽90︒的天线。
室外基站天线前后比一般应大于
25dB较好,微蜂窝天线由于尺寸相对较小的原故,天线的前后比指标应适当放宽。
天线旁瓣抑制与零点填充特性
由于天线一般要架设在铁塔或楼顶高处来覆盖服务区,所以对垂直面向上的旁瓣应尽量抑制,尤其是较大的第一副瓣。
以减少不必要的能量浪费;同时要加强对垂直面向下旁瓣零点的补偿,使这
图十:基站天线有无零点填充效果对比示意
一区域的方向图零深较浅,以改善对基站近区的覆盖,减少近区覆盖死区和盲点,图十是基站天线有无零点填充效果的对比,其中横坐标为离开基站的距离,纵坐标为地面信号强度值。
天线零点填充值=(垂直第一下零点幅值/最大辐射方向幅值)% =20log(垂直第一下零点幅值/最大辐射方向幅值)dB
图十一:基站天线零点填充方向图
为确保对服务区的良好覆盖,严格地说,不具备旁瓣抑制与零点填充特性的天线是不能使用的。
最先提出天线零点填充(NULL FILL)技术概念的ANTEL公司认为,5%的零点填充及垂直面方向图下第一零点大于-26dB是一个最低的要求了。
当25%的零点填充及垂直面方向图下第一零点大于-12dB是一个较好的选择,两者方向图的对比见图十一。
天线功率容量的选取
天线功率容量的选取依据是载频合路后输入天线端口的最大射频发射功率,天线功率容量的选取应在此基础上放适当余量。
所以,一般用于微蜂窝覆盖的天线功率容量远小于用于宏蜂窝覆盖的天线。
天线三阶互调
多数国外品牌天线的三阶互调指标可达到-150dBC@2⨯43dBm。
而一般天线的三阶互调指标仅为-130dBC@2⨯43dBm ,这与天线的设计和连接器的选取有关,由于基站接收信号比发射信号弱得多,所以一旦多路载频的发射信号交调产物落入接收频段,基站将无法正常工作。
天线端口之间的隔离度
当使用多端口天线时,各个端口之间的隔离度应大于30dB。
如双极化天线的两个不同极化端口,室外双频天线的两个不同频段端口之间,以及双频双极化天线的四个端口之间,隔离度应大于30dB。
2,天线的机械性能参数
除了上述主要电性能参数外,还应关注天线的机械性能参数,如尺寸、重量、天线罩材料、外观颜色、工作温度、存储温度、风
图十二:挂墙天线
载、迎风面积、接头型式、包装尺寸、天线抱杆、安装和下倾辅件、防雷等,力求天线工程安装的快捷方便和在室外风霜雨雪恶略气候条件下可靠地工作,同时又美观大方与周围环境和谐统一,如图十二中挂墙天线和图十三中的伪装成绿树的天线。
图十二:”绿树”天线
结束语
以上是本人从事天线选型工作两年多的心得简述,因同事咨询较多,特此成文与大家讨论共享。
联通2G GSM900 909-915 954-960
GSM1800 1740-1755 1835-1850
联通3G 1940-1955 2130-2145。