雙極化天線(xiàn)及下傾角設(shè)計(jì)

目前，在ＧＳＭ網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)工作中，如何解決ＧＳＭ網(wǎng)絡(luò)高話(huà)務(wù)密度區(qū)的容量和干擾問(wèn)題，提高全網(wǎng)的接通率，降低掉話(huà)率和提高通話(huà)質(zhì)量，已經(jīng)成為近期工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 采用合適的天線(xiàn)技術(shù)將是能夠有效地控制覆蓋范圍，降低同頻干擾和改善手機(jī)信號(hào)的接收效果的方法之一。

一、雙極化天線(xiàn)技術(shù)

雙極化天線(xiàn)是一種新型天線(xiàn)技術(shù)，組合了＋４５°和－４５°兩副極化方向相互正交的天線(xiàn)，同時(shí)工作在收發(fā)雙工模式下，每個(gè)小區(qū)僅需一副雙極化天線(xiàn)。當(dāng)全向小區(qū)分裂為三小區(qū)時(shí)，最多僅增加一副天線(xiàn)（原全向小區(qū)在雙工模式為２副天線(xiàn)）。而傳統(tǒng)的單極化天線(xiàn)，當(dāng)全向小區(qū)分裂為三小區(qū)時(shí)，天線(xiàn)數(shù)量劇增（即使在雙工模式時(shí)也至少增加４副），由于天線(xiàn)之間（ＲＸ－ＴＸ，ＴＸ－ＴＸ）的隔離度（≥３０ｄＢ）和空間分集技術(shù)要求天線(xiàn)之間有水平和垂直間隔距離，這時(shí)必須擴(kuò)大安裝天線(xiàn)的平臺(tái)，增加了基建投資。而雙極化天線(xiàn)中，±４５°的極化正交性可以保證＋４５°和－４５°兩副天線(xiàn)之間的隔離度滿(mǎn)足互調(diào)對(duì)天線(xiàn)間隔離度要求（≥３０ｄＢ），雙極化天線(xiàn)之間的空間間隔僅需２０～３０ｃｍ，因此移動(dòng)基站可以不必興建鐵塔，只需要架一根直徑２０ｃｍ的鐵柱，將雙極化天線(xiàn)按相應(yīng)覆蓋方向固定在鐵柱上即可。特別在選址時(shí)，若使用傳統(tǒng)單極化天線(xiàn)，必須考慮天線(xiàn)的架設(shè)安裝問(wèn)題，往往由于天線(xiàn)架設(shè)安裝條件（需要興建鐵塔擴(kuò)大天線(xiàn)平臺(tái)）不具備而放棄了最佳站址。如果使用雙極化天線(xiàn)，由于雙極化天線(xiàn)對(duì)架設(shè)安裝要求不高，不需要征地建塔，節(jié)省基建投資，同時(shí)使基站布局更加合理。雙極化天線(xiàn)允許系統(tǒng)采用極化分集接收技術(shù)，其原理是利用±４５°極化方向之間的不相關(guān)性，兩者之間的不相關(guān)性程度決定了分集接收的好壞。由于±４５°為正交極化，因此可以有效保證分集接收，其極化分集增益約為５ｄＢ，比單極化天線(xiàn)通常采用的空間分集提高約２ｄＢ。此外，單極化天線(xiàn)的空間分集接收效果和兩副接收天線(xiàn)的位置有關(guān)，天線(xiàn)覆蓋正方向?yàn)樽罴眩饾u向兩邊減弱，導(dǎo)致小區(qū)實(shí)際覆蓋范圍縮小。采用極化分集代替空間分集技術(shù)，分集增益和天線(xiàn)位置幾乎沒(méi)有關(guān)系，覆蓋主方向和邊緣處的差別很?。ㄔ摬顒e由于反射面寬度導(dǎo)致±４５°正交效果變差引起），因此可以有效改善邊緣處的接收效果，保證覆蓋范圍。

二、方向性圖下傾技術(shù)

為了使信號(hào)限制在服務(wù)小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)，并且降低對(duì)其他同頻小區(qū)的干擾，天線(xiàn)垂直方向性圖下傾是一種比較有效的天線(xiàn)技術(shù)。其作用可以使小區(qū)覆蓋范圍變小，加強(qiáng)本覆蓋區(qū)內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度，增加抗同頻干擾能力，同時(shí)使天線(xiàn)在干擾方向上的增益下降，降低其他同頻小區(qū)的干擾；選擇合適的下傾角可以使天線(xiàn)至本小區(qū)邊界的射線(xiàn)與天線(xiàn)至受干擾小區(qū)邊界的射線(xiàn)之間處于垂直方向圖中增益衰減變化最大的部分，從而使受干擾小區(qū)的同頻干擾減至最小。通常采用機(jī)械下傾和電子下傾兩種方法實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)重直方向性圖下傾。

（１）機(jī)械下傾是物理地向下傾斜天線(xiàn)。雖然采用這種技術(shù)也能使同頻干擾降低，但由于采用物理下傾，其施工和維護(hù)十分麻煩，且其調(diào)整傾角的精度較低（步進(jìn)精度為１°）。此外由于下傾角度是模擬計(jì)算軟件的理論值，和理論最佳值有一定偏差。在網(wǎng)絡(luò)調(diào)整中，必須先將基站系統(tǒng)停機(jī)，不能在調(diào)整天線(xiàn)中同時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)整效果，不可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)行精細(xì)調(diào)整。

（２）電子下傾是改變共線(xiàn)陣天線(xiàn)振子的相位，改變垂直分量和水平分量的幅值大小，改變合成分量場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度，使天線(xiàn)的垂直方向性圖下傾。由于天線(xiàn)各方向的場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度同時(shí)增大和減小，從而保證在改變傾角后天線(xiàn)方向圖變化不大，使主瓣方向覆蓋距離縮短，同時(shí)又使整個(gè)方向性圖在服務(wù)小區(qū)扇區(qū)內(nèi)減小覆蓋面積但又不產(chǎn)生干擾。可調(diào)電子下傾天線(xiàn)允許系統(tǒng)不停機(jī)的情況下對(duì)垂直方向性圖下傾角調(diào)整，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)整的效果，調(diào)整傾角的步進(jìn)精度也較高（為０．１°），因此可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施精細(xì)調(diào)整。

天線(xiàn)下傾后，覆蓋邊緣區(qū)由于偏離天線(xiàn)的主瓣，使信號(hào)強(qiáng)度有所下降，這可以通過(guò)合理增大發(fā)射機(jī)功率來(lái)補(bǔ)償。

目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)投訴集中在高密度話(huà)務(wù)區(qū)中，接通率低和呼損高實(shí)際上反映了高話(huà)務(wù)區(qū)地區(qū)的容量不足和同頻干擾嚴(yán)重。為了解決高話(huà)務(wù)區(qū)中容量的不足，必須縮短站距，加大天線(xiàn)下傾角度有助于縮小覆蓋范圍和減少同頻干擾。但是天線(xiàn)下傾角度要適當(dāng)，如果傾角過(guò)大，天線(xiàn)方向圖會(huì)嚴(yán)重變形，欲控制覆蓋范圍和降低同頻干擾反而適得其反；下傾角如果太小就起不了作用。因此采用機(jī)械下傾方式較難解決高話(huà)務(wù)區(qū)接通率低和掉話(huà)率高的問(wèn)題，只有采取可調(diào)電子下傾天線(xiàn)技術(shù)才能解決高話(huà)務(wù)區(qū)中的問(wèn)題。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文分析了雙極化天線(xiàn)及其方向性圖下傾技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響。和傳統(tǒng)單極化天線(xiàn)相比，雙極化天線(xiàn)技術(shù)具有節(jié)省天線(xiàn)數(shù)量，減少基建投資，對(duì)站址要求低和高接收分集增益等優(yōu)點(diǎn)；電子下傾技術(shù)比機(jī)械下傾技術(shù)具有更高的精確度，同時(shí)可調(diào)電子下傾技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)趨于精細(xì)，可以有效地控制無(wú)線(xiàn)覆蓋，加強(qiáng)服務(wù)小區(qū)的信號(hào)，同時(shí)減少同頻干擾。因此在將來(lái)的天線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用中，在基站密集等高話(huà)務(wù)地區(qū)，應(yīng)該盡量采用雙極化天線(xiàn)和可調(diào)電子下傾技術(shù)，在邊、郊等話(huà)務(wù)量不高、基站不密集地區(qū)和只要求覆蓋地區(qū)，可以依舊使用傳統(tǒng)單極化天線(xiàn)和機(jī)械下傾技術(shù)。