GSM基站天线选型指导书.docx

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1、华为技术有限公司无线网络规划部文档编号产品版本密级产品名称：共41页GSM基站天线选型指导书（仅供内部使用）拟制：专题研究组日期：2002-01-04审核：网规专家组日期：2002/02/07审核：日期：yyyy/mm/dd批准：日期：yyyy/mm/ddHUAWEI华为技术有限公司版权所有侵权必究HUAWEIHUAWEI修订记录日期修订版本描述作者2002/01/041.00初稿完成陶茂弟何群HUAWEIHUAWEI目录1天线概念61.1天线增益61.2天线方向图71.3极化方式91.4 下倾（Downtilt）91.5电压驻波比（VSWR）91.6端口隔离度101.7功率容量101.8天线

2、输入接口101.9无源互调（PIM）101.10天线尺寸和重量101.11风载荷111.12工作温度和湿度111.13雷电防护111.14三防能力112选型中的天线特性考虑122.1天线波束宽度与增益之间的关系122.2极化方式的对比132.3天线增益的选择132.4机械下倾与电子下倾的比较142.5预置下倾与零点填充的作用比较162.6倾角调整162.7波束宽窄的选择172.8地形匹配波束的选用172.9前后比的选择182.10天线尺寸的选用182.11天线阻抗193不同应用环境下的天线选型203.1市区基站天线选择203.2农村基站天线选择213.3郊区基站天线选择223.4公路覆盖基站天

3、线选择223.5山区覆盖基站天线选择243.6近海覆盖基站天线选择243.7隧道覆盖基站天线选择253.8室内覆盖基站天线选择264公司已认证天线的主要技术指标285未认证的其它主要天线295.1电调天线295.2 智能天线29附录一：市区环境中可选的主要天线类型31附录二：农村环境中可选的主要天线类型33附录三：公路应用环境中可选的主要天线类型34附录四：山区应用环境中可选的主要天线类型35附录五：近海应用环境中可选的主要天线类型38附录六：隧道应用环境中可选的主要天线类型39附录七：室内应用环境中可选的主要天线类型40附录八：公司已认证过的天线供应商的网站名41HUAWEIHUAWEIGS

4、M基站天线选型指导书关键词：基站天线选型方向图摘 要：本文首先从网规角度阐述了天线的一些主要特性及在选择之中的考虑方法， 然后具体介绍在各种不同应用环境下的天线选型原则及建议。最后给出了所 有经公司认证过的天线的主要特性数据。缩略语清单：参考资料清单：参考资料清单名称作者编号发布-日期查阅地点或渠 道出版单位HUAWEI1天线概念在无线通信系统中，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GSM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、增 益、极化方式、波瓣宽度、

5、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、幅瓣抑制比、 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。GSM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。圆极化和椭圆天线在GSM中一般不采用。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，能量以该

6、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。半波阵子是GSM基站主用天线的基本单元，半波阵子的优点是能量转换效率高。1.1天线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，但天线本身并没有把增加所辐射信号的能量，它只是通过天线阵子的组合并改变 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 +

7、 2.15dBi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）相对于半波阵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下图：HUAWEI理想孤立波源以1 dBi与dBd的关系天线增益不但与阵子单元数量有关，还与水平半功率角和垂直半功率角有关。1.2天线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

8、两个互相垂直的主平面内的方向图来表示，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阵子的排列以及各阵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。下面是一定向天线的水平及垂直方向图。HUAWEI& :他健苴方有时11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，

9、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。HUAWEI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

10、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 = 20log(X%/100%)如：零点填充 10%，即X=10；用dB表示：Y=20log(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，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。1.3极化方式极化是描述电磁波场强矢量空间指向的

11、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，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。GSM天线的极化方式有单极化天线、双极

12、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，提高基站接收信号质量的，通常有0/90、 45/-45两种。对于GSM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。1.4 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HUAWEI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

13、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，这种天线我们通常称作电调天线。1.5电压驻波比（VSWR）VSWR在移动通信蜂窝系统的基站天线中，其最大值应小于或等于1.5:1。若Z表示天线的输I r I = 1 za-Z01,vswr = 1 +|r 1入阻抗，Z0为天线的标称特性阻抗，则反射系数为|za+z0i1 -ir |，其中Z0为50欧姆。也可以用回波损耗表示端口的匹配特性， R.L.（dB） = 201og 11，VSWR=1.5:1 时，R.L.= 13.98dB。天线输入阻抗与特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成驻

14、波，其相邻 电压最大值和最小值之比就是电压驻波比。电压驻波比过大，将 缩短通信距离，而且反射功率将 返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。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。1.7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65C 时）。1.8天线输入接口HUAWEI为了改善无源交调及射

15、频连接的可靠性，基站天线的输入接口采用7/16DIN-Female,在天线 使用前，端口上应有保护盖，以免生成氧化物或进入杂质。1.9无源互调（PIM）所谓无源互调特性是指接头，馈线，天线，滤波器等无源部件工作在多个载频的大功率信号 条件下由于部件本身存在非线性而引起的互调效应。通常都认为无源部件是线性的，但是在大功 率条件下无源部件都不同程度地存在一定的非线性，这种非线性主要是由以下因素引起的：不同 材料的金属的接触；相同材料的接触表面不光滑；连接处不紧密；存在磁性物质等。互调产物的存在会对通信系统产生干扰，特别是落在接收带内的互调产物将对系统的接收性 能产生严重影响，因此在GSM系统中对接

16、头，电缆，天线等无源部件的互调特性都有严格的要 求。我们选用的厂家的接头的无源互调指标可达到-150dBc，电缆的无源互调指标可达到 -170dBc，天线的无源互调指标可达到-150dBc。1.10天线尺寸和重量为了便于天线储存、运输、安装及安全，在满足各项电气指标情况下，天线的外形尺寸应尽 可能小，重量尽可能轻。目前运营商对天线尺寸、重量、外观上的要求越来越高，因此在选择天线时，不但要关心其 技术性能指标，还应关注这些非技术因素。一般市区基站天线应该选择重量轻、尺寸小、外形美 观的天线，郊区、乡镇天线一般无此要求。1.11风载荷基站天线通常安装在高楼及铁塔上，尤其在沿海地区，常年风速较大，要

17、求天线在36m/s时正 常工作，在55m/s时不破坏。天线本身通常能够承受强风，在风力较强的地区，天线通常是由于铁塔、抱杆等原因而遭到 损坏。因此在这些地区，应选择表面积小的天线。1.12工作温度和湿度基站天线应在环境温度-40C-+65C范围内正常工作。基站天线应在环境相对湿度0-100%范围内正常工作。1.13雷电防护基站天线所有射频输入端口均要求直流直接接地。1.14三防能力基站天线必须具备三防能力，即：防潮、防盐雾、防霉菌。对于基站全向天线必须允许天线倒置安装，同时满足三防要求。HUAWEI2选型中的天线特性考虑2.1天线波束宽度与增益之间的关系天线是一种能量集中的装置，在某个方向辐射

18、的增强意味着其他方向辐射的减弱。通常可以 通过水平面波瓣宽度的缩减来增强某个方向的辐射强度以提高天线增益。在天线增益一定的情况 下，天线的水平半功率角与垂直半功率角成反比，其关系可以表示为：Ga X!0log32400/(7其中，Ga为天线增益，单位：dBi；用为垂直半功率角，单位：度；”S为水平半功率角，单位：度。根据上述公式，当我们已知某一天线的增益和水平半功率角时，可以估算出其垂 直半功率角。例如：某一全向天线，增益11dBi，水平半功率角360。，其垂直半功率角为：处 32400 = 7.1536041-1由于设计和制造工艺上的差异，实际全向天线的垂直半功率角往往比上述计算结果要小。两

19、 者差别越小，说明天线设计得越好。天线增益、垂直半功率角、水平半功率角三者的关系如下图所示：HUAWEIi%i天线增益与半功率角的关系由此可知，当天线增益较小时，天线的垂直半功率角和水平半功率角通常较大；而当天线增 益较高时，天线的垂直半功率角和水平半功率角通常较小。另外，天线增益取决于阵子的数量。阵子越多，增益越高，天线的孔径（天线有效接收面 积）也越大。对于全向天线，增益增加3dB，天线长度增加一倍，因此全向天线通常增益不会超过 11dBi，此时天线长度约3米。当天线增益一定时，天线的水平半功率角与垂直半功率角成反比。2.2极化方式的对比垂直单极化天线与双极化天线的比较：从发射的角度来看，

20、由于垂直与地面的手机更容易与 垂直极化信号匹配，因此垂直单极化天线会比其他非垂直极化天线的覆盖效果要好一些。特别是 在开阔的山区和平原农村就更明显。实验证明，在开阔地区的山区或平原农村，这种天线的覆盖 效果比双极化（45）天线更好。但在市区由于建筑物林立，建筑物内外的金属体很容易使极化 发生旋转，因此无论是单极化还是土 45双极化天线在覆盖能力上没有多大区别。HUAWEI从接收的角度来看，由于单极化天线要用两根天线才能实现分集接收，而双极化天线只要一 根就可以实现分集接收，因此单极化天线需要更多的安装空间，且在以后的维护工作方面要比双 极化天线要大。至于空间分集与极化分集增益差别不大，一般空间

21、分集增益在3.5dB左右。从尺寸 天线尺寸方面来说由于双极化天线中不同极化方向的振子即使交叠在一起也可保证有足够的隔离 度，因此双极化天线的尺寸不会比单极化天线更大。45/-45双极化天线与0/90双极化天线的比较：45/-45 方式下的所有天线子系统都可用作 发射信号。而0/90双极化天线一般只采用垂直极化振子发射信号。经验表明若用水平极化天线发 射信号要比垂直极化天线发射信号低得多。在理想的自由空间中（假定手机接收天线是垂直极 化），采用垂直极化振子进行发射时要比采用45/-45发射时的覆盖能力要强3dB左右。但在实际 应用环境中，考虑到多径传播的存在，在接收点，各种多径信号经统计平均，上

22、述差别基本消 失，各种实验也证明了此结论的正确。但在空旷平坦的平原，上述差异或许还存在，但具体是多 少，还有待实验证明，可能会有1-2dB的差异。综上所述，在实际应用中，两种双极化方式的差别 不大，目前市场上正负45度正交极化天线比较常见。2.3天线增益的选择GSM基站全向天线增益范围一般在：2dBi14dBi。规格有：2dBi、9dBi、11dBi、12dBi、 14dBi 等。而定向天线的增益范围一般在：3dBi22dBi。规格有：3dBi、8.5dBi、10dBi、13dBi、 15dBi、15.5dBi、17dBi、18dBi、21dBi、22dBi等。低增益天线，天线增益小覆盖范围及

23、干扰可以得到较好的控制。通常与微基站、微蜂窝配合 使用，主要用于室内覆盖及室外的补点（补盲），如大厦的背后，新的生活小区，新的专业市场 等。这种天线的尺寸较小，便于安装，如在隧道口内侧可以采用八木天线等。这种天线价格较便 宜。中等增益天线，在城区适合使用中等增益，一方面这种增益天线的体积和尺寸比较适合城区 使用；另一方面，在较短的覆盖半径内由于垂直面波束宽度较大使信号更加均匀。中等增益天线 在相邻扇区方向比高增益天线覆盖的信号强度更加合理。在建设初期，覆盖半径较大时（如1-1.5Km），可以采用增益（17-18dBi）定向天线。在郊区，话务量较大、覆盖半径在1.5-2Km时， 应采用3扇区增益

24、（16-17dBi）定向天线。高增益天线，在进行广覆盖时通常采用此种天线。用于高速公路、铁路、隧道、狭长地形广 覆盖。这种天线的波瓣宽度较窄，零点较深，因此天线挂高较高时要注意选用采用了零点填充或HUAWEI预置电子下倾的天线来避免覆盖近端的零深效应。另外这种天线由于振子数量较多故而体积一般 较大，安装时应注意可安装性，如有的隧道口可能就不宜安装这种天线。另外要注意风载荷。在 沿海风大的地区更要注意。这种天线的成本相对也较高。2.4机械下倾与电子下倾的比较天线波束下倾通常有三种方法：机械下倾、电子下倾（也叫预置倾角）、电调天线（也叫可 调电子下倾）。电调天线在调整天线下倾角度过程中，天线本身不

25、动，是通过电信号调整天线振 子的相位，改变合成分量场强强度，使天线辐射能量偏离原来的零度方向。天线每个方向的场强 强度同时增大或减小，从而保证了在改变倾角后，天线方向图形状变化不大，水平半功率宽度与 下倾角的大小无关。而机械天线在调整天线下倾角度时，天线本身要动，需要通过调整天线背面 支架的位置，改变天线的倾角。倾角较大时，虽然天线主瓣方向的覆盖距离明显变化，但与天线 主瓣垂直的方向的信号没有几乎改变，所以天线方向图严重变形，水平半功率角随着下倾角的增 大而增大。预置倾角天线与电调天线原理基本相似，只是其倾角是固定不能调整的（但仍可以通 过机械下倾方法调整）。电调天线的优点是：在下倾角度很大时

26、，天线主瓣方向覆盖距离明显缩短，天线方向图形状 变化不大，能够降低呼损，减小干扰。而机械下倾会使方向图变形，倾角越大变形越严重，干扰 不容易得到控制。下面给出这两种不同的调整方式下天线水平方向图的变化情况。当然 这与天线垂直半功率角有关。HUAWEI图4不同下倾角时水平方向图的变化情况另外电调下倾与机械下倾在对后瓣的影响方面也不同，电调下倾会使得后瓣的影响得到进一 步的控制，而机械下调可能会使后瓣的影响扩大。如下图所示：图5不同的下倾方式对后瓣的不同影响机械下倾较大时，该天线辐射信号会通过后瓣传播到背面方向的高层建筑物内， 从而导致意外的干扰。除此以外，在进行网络优化、管理和维护时，若需要调整

27、天线下倾角度，使用电调天线时整 个系统不需要关机，这样就可利用移动通信专用测试设备，监测天线倾角调整，保证天线下倾角 度为最佳值。电调天线调整倾角的步进度数为0.1埃堤煜叩髡憬堑牟浇仁 1埃蛇说绲魈煜叩木雀撸q谩5绲魈煜甙沧昂煤螅诘髡煜咔憬鞘保上嗽辈槐嘏赖教煜甙卜糯r梢栽诘孛娴髡煜呦虑憬嵌龋箍梢远愿呱缴稀1.唳兜库幕咎煜吟敌性冻碳嗫氐髡 6 髡堤煜呦虑憬嵌仁保 乇崭眯n荒茉诘髡煜咔憬堑耐苯屑嗖猓 堤煜叩南虑憬嵌仁峭a扑慊 d夥治鋈砑 扑愕睦砺壑担导首罴严虑憬嵌扔幸欢n钠 睢a硗个 堤煜叩髡 煜呦虑憬嵌确浅b榉常 话阈枰上嗽痹谝辜渑赖教煜甙卜糯髡矣行T煜甙沧昂螅俳械髡浅/眩缟蕉，厥饴看AA硗猓话

28、愕绲魈煜叩娜谆髦副晡150dBc，机械天线的三阶互调指标为一120 dBc，相差30 dBc，而三阶互调指标对消除邻频干扰和杂 散干扰非常重要，特别在基站站距小、载频多的高话务密度区，需要三阶互调指标达到一150 dBc 左右，否则就会产生较大的干扰。电调天线的缺点是价格相对昂贵。在一些城市网络频率计划较为紧张时建议推广采用电调天 线。预制下倾天线技术成熟可靠，价格也比较合理，建议在一些频繁调整及对覆盖控制要求高的 场合优先选用预置下倾天线。但要根据覆盖需要选择合适倾角大小的预制下倾天线。2.5预置下倾与零点填充的作用比较预置下倾与零点填充都可以用来解决由于天线零点所带来的塔下黑问题。但二者又

29、有所区 另U，预置下倾的采用会缩小主瓣的覆盖范围，但在下倾角普遍较大的场合可以增大天线下倾角的 可调范围。而零点填充作为一种赋形技术，可以获得较好的方向图，此时上副瓣一般得到抑制， 因此这种天线不会对别的方面造成什么影响，当然它不能增加天线下倾角的可调范围。某种天线 可能同时具备这两种特性，也可能只具备其中的一种，也可以是一种都没有。这在规划阶段天线 选型时要结合具体的覆盖要求进行选择。很多场合下主要天线的高度不是太高（超过50米），即使不采用预置下倾及零点填充技术， 天线的零深效应也是不明显的。因此这两种技术在广覆盖时用得更多，而这时覆盖范围的增加是 更为重要的，天线下倾角的调整范围是次要的

30、，因此建议多采用零点填充天线。而在市区等需要 更大下倾角调整范围的场合，天线的零深效应又不明显，可以不选用零点填充天线，而是着眼于 较大下倾角调整范围建议选用预置下倾的天线。2.6倾角调整对于全向天线来说，不可以调整下倾角，但可选择预置倾角天线。对定向天线来说，在不同的应用场合，对下倾角的调整范围有不同的要求。对覆盖范围控制 要求较严的市区要求下倾角的调整范围较大，一般在X18，X可以为0,也可以是一固定的预置 电下倾如3。而有些机械下倾天线下倾角最大只能打到12，这对干扰控制是不利的，特别是在紧 密复用的场合下。因此要根据规划区域的实际情况来选择合理的下倾范围。而在干扰问题不是主要矛盾的场合

31、，对下倾角的调整范围要求就很小，如在进行广覆盖时， 有时就根本不需要考虑下倾角。我司选择的高增益赋形全向天线的最大增益为12dBi，该类型天线的零点填充水平为25% （即 第一零点的深度为-12dB）、3度固定电下倾。由于存在3度下倾，因此在0度方向的增益与普通高 增益全向天线相同（10.5-11dBi）。这种天线用于山区、丘陵覆盖比较理想，可以有效解决由于天 线挂高太高而出现的塔下黑现象。由于赋形天线只对天线下方第一个零点进行填充，因此如果天HUAWEI线挂高过高，该天线也将无能为力。因此建议需要有效覆盖的建筑物距离天线的径向距离R与天线 挂高H满足以下关系：HRxtg18表一：径向距离与天

32、线挂高的关系R (m)H (m)6020100301504820065中等增益的赋形和普通全向天线更适合用于周遍环山（山比基站天线高出较多，天线对山梁 的仰角大于4度）的不太发达的乡镇，由于其垂直面的波束较宽，因此指向山上的信号较强。 但 要注意避免时间色散的影响。1.1波束宽窄的选择波束宽窄的选择包括水平波瓣与垂直半功率角的选择，而这两者又是互相关联的。选择的主 要依据是具体的覆盖要求及干扰的控制。在市区水平半功率角不宜大于65，主要着眼点是从干扰 控制出发的，90及90。以上的天线由于其覆盖范围过大而不利于频率复用及干扰的控制。而在郊 区频率计划一般较为宽裕，这时干扰不是主要问题，可以选择

33、水平半功率角为90以上的天线以增 强对周边地区的覆盖。在天线增益及水平半功率角选定后，垂直半功率角一般来说也是确定的。 但有时也会从垂直方向的覆盖要求进行考虑，如基站建在建在山上，而要覆盖的地区在山下的地 方，就宜选用垂直面半功率波束很宽的天线进行覆盖，垂直面波束宽度在20。左右的天线。垂直 波瓣越窄，一般意味着天线增益越高，定向性越好，但同时天线的零深效应会越明显，注意采取 预置下倾或零点填充技术来解决零点问题。垂直波瓣越窄，也意味着天线越长，重量越重，这时 就要考虑可安装性问题，同时价格也会越贵。一般双极化天线水平面内的最大波束宽度不大于90度。1.2地形匹配波束的选用在有些应用场合下基站

34、周围需要覆盖的区域与不需要覆盖的区域可以很明显的地区分开来。 那么在这些地方可以选用与该处地形匹配的波束进行覆盖。天线主波束水平方向图形状的选择主 要是从基站周边的覆盖要求来定的，结合基站的位置，周边覆盖地区的分布及形状来选定，即天线波束形状与需覆盖的地形相匹配。常见地形匹配波束的有八字形、心形等，这些天线都是由全 向天线改造而成。八字形全向变形天线是由普通全向天线与对称两根辅助反射金属管组成，反射金属管的作用 是通过耦合改变全向天线水平面的方向图，水平方向图呈“8”形。这种天线对于一些纯公路覆盖 很重要。纯公路覆盖是指无人居住的山区、沙漠的重要等级公路覆盖，话务量少，为减少基站数 量，降低建

35、设成本，通常采用O2以下站型，因此覆盖距离应尽量远。象这种无线覆盖区域，采用 地形匹配天线是最理想的。而八字形的变形全向天线可以增加需要覆盖方向的增益（在最大方向 上增益约增加3dB），减少公路两旁无用户区的覆盖能量。这种天线的站址选择很重要，公路的延 伸方向应与天线方向图匹配。这种天线实际上就是对于纯粹的公路覆盖或其它无建筑物覆盖可以 不考虑塔下黑，因为信号进入车内的衰减比进入建筑物内的衰减小得多。在农村地区，许多小村镇建在公路的一侧，在做公路覆盖时可以兼顾这些村镇的覆盖，采用 以下变形全向天线（心形方向图），在公路和村镇方向的天线增益可以提高到13-15dBi，可以使 村镇和公路覆盖更有效

36、。1.3前后比的选择一般天线的前后比在22dB左右，但有时在规划及优化时这一前后比往往不能满足要求，而 需要具有更高前后比的天线。在频率紧密复用的场合下，后瓣过大容易产生邻频（甚至同频）干 扰，从而影响网络质量。前后比大于35dB天线为高前后比天线，增益、波束宽度的规格与普通定 向天线一样。高前后比天线采用对数周期偶极子单元组阵而成，因此从外形上看，这种天线比较 厚，但比较窄。两副高前后比天线的价格比一副相同增益和半功率角的双极化天线高出35%。但 为了提高网络质量，还是有必要推荐使用这种天线。而在某些应用条件下，天线的前后比不宜太高，如在进行高速公路覆盖时，基本上都是快速 移动用户，基站采用

37、两小区进行覆盖，若天线的前后比太低的话由于两小区的交叠深度很小会不 利于切换的正常进行。1.4天线尺寸的选用天线尺寸的选用主要是从可安装的角度来考虑，在某些安装条件受限的区域，如在进行铁路 隧道覆盖规划时，这条因素是很重要的，甚至成为天线可选与否的决定因素。首先天线的尺寸与各个厂家的工艺水平有关，由此造成在其他各种指标都相同的条件下不同 厂家的天线尺寸不同的情况。其次天线的尺寸主要与天线的增益有关，增益越大的天线所需的振子数量越多，一般就表现 在天线的长度的增加上。1.5天线阻抗合路器的输入阻抗为50欧姆，要减小天线驻波比，天线的特性阻抗要与其匹配，即 等于50欧姆。一般GSM天线的特性阻抗均

38、满足此要求，但在选择、认证新天线时需要 关注该项指标。HUAWEI2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（覆盖极远，用户少）、隧道、大楼室内。2.1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

39、，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。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15-18dBi增益的天线。若

40、市区内用作补盲的微 蜂窝天线增益可选择更低的天线如10-12dBi的天线；5. 预置下倾角及零点填充的选择：市区天线一般来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）。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。条件成熟时可以选择 电调天线；HUAWEI7. 下倾角调整范围选择：由于在市区出于干扰控制的原因，需要将天线的下倾角调得较大， 一般来说电调天线在下倾角的调整范围方面是不

41、会有问题的。但是在选择机械下倾的天线时，建 议选择下倾角调整范围更大的天线，最大下倾角要求不小于14；8. 在城市内，为了提高频率复用率，减小越区干扰，有时需要设置很大的下倾角，而当下倾 角的设置超过了垂直面半功率波束宽度的一半时，需要考虑上副瓣的影响。所以建议在城区选择 第一上副瓣抑制的赋形技术天线，但是这种天线通常无固定电下倾角。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。到目前为止，公司已认证的天线库中，市区环境中可选用的主要天线见：堕录 一：市区环境中可选的主要天线类型2.2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。

42、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

43、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，具体要求见全向天线安装规范。如果局方对基站的覆盖距离 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 、 105 、120 的定向天线；在某些基站周围需要覆盖的区域呈现很明显的形状，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(16- 18dBi)的定向天线或9 11dBi的全向天线；HUAWEI4、预置

44、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，建议选用价格较便宜的机械下倾天线；对于定向站型推荐选择：半功率波束宽度90、105/中、高增益/单极化空间分集，或90双极 化天线，主要采用机械下倾角/零点填充大于15%。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，可以采用电下倾（3或 5）。天线相对主要覆盖区挂高不大于5

45、0m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。必须通过功 分器把发射信号分配到两个天线上。到目前为止，公司已认证的天线库中，农村环境中可选用的主要天线见：农村环 境中可选的主要天线类型2.3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。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。一般可遵 循以

46、下几个基本原则：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。具体在选择时可以参考市区与农村的天线选择列表。2.4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