同频无线直放站天线的类型及选择

时间：2024-10-14 百科知识版权反馈

【摘要】：施主天线的选择特别要求：无线同频直放站的重发天线像基站天线一样主要用于覆盖目的，但其选择必须考虑系统的隔离度。这样无线同频直放站就形成一个潜在的正反馈环路，测试和实践验证，当该环路满足下列关系式时直放站才能稳定而可靠工作，不会产生自激。但要保证直放站稳定工作，其增益的设置要受到隔离度的限制。水平距离大于30m，重发天线处架设H杆和平台，放置直放站，施主天线拉远通过架空钢缆把馈线引回。

6.1.3　同频无线直放站天线的类型及选择

1.天线类型

直放站使用的天线类型有：

（1）栅格抛物面天线；

（2）铝板抛物面天线；

（3）背射天线；

（4）八木天线；

（5）角反射天线；

（6）平板天线；

（7）全向天线。

2.施主天线的特殊要求

无线同频直放站施主天线的选择非常重要，若选择不当会引起隔离度难以满足使用要求；扩大导频污染区；在直放站的覆盖范围产生软切换区，从而对网络性能产生较大影响。施主天线的选择特别要求：

·波束宽度尽量窄（10～30°/3dB）；

·前后比≥25dB（水平安装时）；

·90°方向旁瓣抑制比≥40dB（垂直安装时）。

（1）重发天线的特殊要求

无线同频直放站的重发天线像基站天线一样主要用于覆盖目的，但其选择必须考虑系统的隔离度。重发天线选择的特别要求如下：

·前后比≥25dB（水平安装时）；

·90°方向旁瓣抑制比≥30dB（垂直安装时）。

（2）无线同频直放站在不同应用场合下的天线选择

无线同频直放站在不同应用场合下的天线选择如表6－2所示。

表6－2　无线同频直放站在不同应用场合下的天线选择

注：1.栅格抛物面天线；2.铝板抛物面天线；3.角反射天线；4.背射天线；

5.平板天线；6.全向天线；7.八木天线。

（3）无线同频直放站的隔离度

隔离度是指直放站输入端口信号对输出端口信号的衰减度。可分为上行隔离度和下行隔离度。

隔离度问题是困扰无线同频直放站的最主要问题，若施主和重发天线的隔离度不够，会引起直放站的自激。直放站自激产生的机理如图6－4所示。

图6－4　同频直放站产生自激原理图

无线同频直放站系统如图6－4所示，施主天线从施主基站接收频率为f₁的下行信号，经增益为G的直放站放大后，由转发天线发射出去（同频信号f₁）。一部分信号再经过转发天线的后瓣（副瓣）耦合到施主天线的后瓣（副瓣），再由直放站放大。这样无线同频直放站就形成一个潜在的正反馈环路，测试和实践验证，当该环路满足下列关系式时直放站才能稳定而可靠工作，不会产生自激。

I－G≥15

I为施主天线和转发天线之间的隔离度，G为直放站的增益。

直放站的增益越大，其输出功率就越大，覆盖就越远。但要保证直放站稳定工作，其增益的设置要受到隔离度的限制。

①隔离度的估算

直放站的隔离度大小与施主天线和重发天线的增益、前后比、旁瓣抑制比、安装情况及其周围环境有关，工程估算公式如下：

I_h＝22.0＋20log（d/λ）－（Gd＋G_r）＋（Xd＋Xr）＋C

其中，I_h为两天线的水平隔离度（单位：dB）；

d为两天线水平距离（单位：m）；

λ为天线工作波长（单位：m）；

Gd、G_r分别为施主和重发天线的增益（单位：dB）；

Xd、Xr分别为施主和重发天线的前后比（单位：dB）；

C为阻挡物体损耗；

两天线背对背放置。

I_v＝28.0＋40log（d/λ）＋C

其中，I_v为两天线的垂直隔离度（单位：dB）；

d为两天线垂直距离（单位：m）；

λ为天线工作波长（单位：m）。

如表6－3所示，假设施主天线和重发天线的增益都是17dB，前后比都是25dB，采用背对背安装并且之间无阻挡物，在频率为850MHz时根据以上公式计算的隔离度和距离之间的关系数据。

表6－3　隔离度和距离之间的关系

从表6－3可得出如下结论。

·同样的天线，相同的距离，两天线的垂直隔离度大于水平隔离度。在距离为30m时，隔离度相差约20dB。因此施主天线和重发天线采取垂直隔离安装时，隔离度较容易满足要求。

·距离增大一倍时，水平隔离度增加6dB，垂直隔离度增加12dB。

·通常情况为了满足隔离度要求，垂直安装的最佳距离为20～25m。若再增大距离，隔离度增加不明显。

·水平隔离度在距离为30m时，再增加距离，隔离度增加不明显。

·水平安装时，隔离度一般不易满足要求，可利用建筑物或加装隔离网增大隔离度。

表6－3仅供参考，直放站安装的实际隔离度要通过现场测试得出。

②增大隔离度的措施

同频无线直放站在应用时一般采取下列方法增大施主天线和重发天线的隔离度：

·选用前后比和旁瓣抑制比大的天线；

·增大两天线间的安装距离；

·两天线尽量采用背对背安装；

·利用建筑物隔离；

·微调天线的方位角和倾角；

·在两天线间安装隔离网。

（4）天线的安装方式及隔离度值范围

①垂直安装方式

这种安装方式一般是施主和重发天线安装在同一铁塔上，塔高一般大于35m。重发天线置于塔顶平台，施主天线置于铁塔中腰，尽量利用铁塔平台隔离，重发天线和施主天线置于对角方向，两天线相距15～25m。垂直隔离的条件较好，重发天线除了考虑使用平板和角反射天线外，也可以有条件地选用全向和多扇区天线。在直放站使用全向重发天线时，尽可能利用铁塔和铁塔平台提高隔离度，隔离度值可达85dB；在必要时，可利用施主栅格天线加网状裙边提高隔离度（隔离度可提高5～8dB）；在使用单扇区定向重发天线时，定向重发天线（平板天线）与施主天线在空间不可视，两天线视线之间被铁塔和铁塔上平台遮挡，隔离度值为90～100dB，在必要时，可利用施主栅格天线加网状裙边提高隔离度。在使用两扇区定向重发天线时，在塔顶安装二功分器，和两个重发天线相连，隔离度介于全向和单扇区之间。

②水平安装方式

·楼顶安装

这种情况大部分是城市的郊区或较发达的小镇，周围建筑物相对高差不大，很难选到较高的建筑物，信号反射非常强烈。在这种情况下，要求利用建筑物隔离，水平安装施主天线和重发天线，重发天线推荐使用平板或角反射天线。两天线间水平距离大于25m，如果一个楼顶达不到拉远25m，可以考虑两个楼顶，这时重发天线和直放站放在一个楼顶，施主天线拉远通过架空钢缆把馈线引回。要求重发天线的架高大于6m。若使天线背对背，隔离度才能做到80～95dB。若业主允许，可考虑把施主天线安装在楼房的侧墙上，天线的上沿低于楼顶平面。

·小山丘安装

在丘陵地带，直放站一般安装在山顶上。这种情况水平隔离较好实现，隔离度也较为理想。在这种情况下，要尽量利用山体的自然隔离，水平安装施主天线和重发天线，重发天线推荐使用平板或角反射天线。水平距离大于30m，重发天线处架设H杆和平台，放置直放站，施主天线拉远通过架空钢缆把馈线引回。要求架杆的高度大于8m。若使天线背对背，隔离度能做到90～100dB。

（5）天线常见的几种典型错误安装

图6－5是常见错误安装示意图，同频无线直放站的施主和重发天线在设计和安装时，注意事项如下。

①为了调整方便，施主天线一定要固定在圆形抱杆上。

②注意天线的极化，使其和施主基站天线的极化相同。

③注意尽量要利用建筑物、铁塔、山体等隔离。

④正前方50m范围内不要有大反射体。