无线网络天线的分类及特点

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1、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，对上述几种天线进行分析比较。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

2、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。选择的依据就是上述技术参数。比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 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（按照站型配置

3、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 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

4、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。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

5、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；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

6、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。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；一般 GSM 数字移动通信网的定向基站（三扇

7、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，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可，从而节省基建投资

8、， 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。 由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号贴近地面时会在大地表面产生极 化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有 效传播。因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。另外， 随着新技术的发展，现在大量采用双极化天线。就其设计思路而言，一般分为 垂直与水平极化+45。极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因此目前大 部分采用的是+-45.极化方式。双极化天线组合了+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，大大节省了每个小区的天线数量； 同时由于+-45.为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果。