雙極化天線(xiàn)及其下傾技術(shù)

目前，在GSM網(wǎng)絡(luò )建設和維護工作中，如何解決GSM網(wǎng)絡(luò )高話(huà)務(wù)量密度區的容量和干擾問(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信號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+45o和-45o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)小區僅需一副雙極化天線(xiàn)。當全向小區 分裂成三小區時(shí)，最多僅增加一副天線(xiàn)（原全向小區在雙工模式為2副天線(xiàn)）。而傳統的單極化天線(xiàn)，當全向小區分裂為三小區時(shí)，天線(xiàn)數量劇增（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)必須擴大安裝 天線(xiàn)的平臺，增加了基建投資。而雙極化天線(xiàn)中，±45°的極化正交性可以可以保證+45°和-45°兩副天線(xiàn)之間的隔離度滿(mǎn)足互調對天線(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)按相應覆蓋方向固定在鐵柱上即可。特別在選址時(shí)，若使用傳統單極化天線(xiàn)，必須考慮天線(xiàn)的架設安裝問(wèn)題，往往由于天線(xiàn)架設安裝條件（需要興建鐵塔擴大天線(xiàn)平臺）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)對架設安裝要求不高，不需要征地建塔，節省基建投資，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)覆蓋正方向為最佳，逐漸向兩邊減弱，導致小區實(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)

為了使信號限制在服務(wù)小區覆蓋范圍內，并且降低對其他同頻小區的干擾，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)。其作用可以使小區覆蓋范圍變小，加強本覆蓋區內的信號強度，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，降低其他同頻小區的干擾；選擇合適的下傾角可以使天線(xiàn)至本小區邊界的射線(xiàn) 與天線(xiàn)至受干擾小區邊界的射線(xiàn)之間處于垂直方向圖中增益衰減變化最大的部分，從而使受干擾小區的同頻干擾減至最小。通常采用機械下傾和電子下傾兩種方法實(shí)現天線(xiàn)垂直方向性圖下傾。

⑴ 機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，其施工和維護十分麻煩，且其調整傾角的精度較低（步進(jìn)精度為 1°）。此外由于下傾角度是模擬計算軟件的理論值，和理論最佳值有一定偏差。在網(wǎng)絡(luò )調整中，必須先將基站系統停機，不能在調整天線(xiàn)中同時(shí)監測調整效果，不可能對網(wǎng)絡(luò )實(shí)行精細調整。

⑵ 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)強強度，使天線(xiàn)的垂直方向性圖下傾。由于天線(xiàn)各方向的場(chǎng)強強度同 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)小區扇區內減少覆蓋面積但又不產(chǎn)生干擾?？?調電子下傾天線(xiàn)允許系統不停機的情況下對垂直方向性圖下傾角調整，實(shí)時(shí)監測調整的效果，調整傾角的步進(jìn)精度也較高（為0.1°），因此可以對網(wǎng)絡(luò )實(shí)施精細調整）。

天線(xiàn)下傾后，覆蓋邊緣區由于偏離天線(xiàn)的的主瓣，使信號強度有所下降，這可以通過(guò)合理增大發(fā)射機功率來(lái)補償。

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)區中，接通率低和呼損率高實(shí)際上反映了高話(huà)務(wù)區地區的容量不足和同頻干擾。但是天線(xiàn)下傾角度要適當，如果傾角過(guò)大，天線(xiàn)方 向圖會(huì )嚴重變形，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。因此采用機械下傾方式較難解決高話(huà)務(wù)區接通率低和掉話(huà)率高的問(wèn) 題，只有采取可調電子下傾天線(xiàn)技術(shù)才能解決高話(huà)務(wù)區中的問(wèn)題。

三、結束語(yǔ)

本文分析了雙極化天線(xiàn)及其方向性圖下傾技術(shù)對網(wǎng)絡(luò )的影響。和傳統單極化天線(xiàn)相比，雙極化天線(xiàn)具有節省天線(xiàn)數量，減少基建投資，對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)比機械下傾技術(shù)具有更高的精確度，同時(shí)可調電子下傾技術(shù)可以實(shí)時(shí)監測和調整無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )覆蓋，使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )趨于精細，可以有效地控制無(wú)線(xiàn)覆蓋，加強服務(wù)小區的信號，同時(shí)減少同頻干擾。因此在將來(lái)的天線(xiàn)技術(shù)應用中，在基站密集等高話(huà)務(wù)地區，應該盡量采用雙極化天線(xiàn)和可調電子下傾技術(shù)，在邊、郊等話(huà)務(wù)量不高、基站不密集地區和只要求覆蓋地區，可以依舊使用傳統單極化天線(xiàn)和機械下傾技術(shù)。