直放站系統天線(xiàn)隔離度設計

直放站是移動(dòng)通信中最重要的補充手段

移動(dòng)通信的快速發(fā)展，需要建立大量的基站，特別是2001年聯(lián)通公司投入近200億建立C網(wǎng)及CDMA直放站系統。 為了降低覆蓋系統成本，最好的方法是建立直放站系統，嚴格來(lái)講直放站造價(jià)僅為基站的20%左右，因此選用直放站是移動(dòng)通信建設中最佳解決方案。韓國在這方面是一個(gè)很好的借鑒，基站和直放站比例為1:10。其中室外直放站占到1:4。我們與韓國相比相差甚遠。美國在其西部地區建成長(cháng)達150公里射頻連續覆蓋系統。

談到直放站的類(lèi)型，大家非常清楚，有關(guān)文章也作了不少介紹。這里主要有：射頻直放站、光纖直放站、移頻直放站（二種）、射頻和光纖混合直放站。幾類(lèi)直放站從造價(jià)、安裝、建設、維護等綜合考慮，不改變頻率分配的射頻直放站是最經(jīng)濟、最有效的方式。從表1中我們可以看到射頻直放站設備是最便宜的。

可以看到，對施主天線(xiàn)的前后比和俯仰角90o邊瓣衰耗電平要求大。目前，國內角反射器天線(xiàn)和背射天線(xiàn)性能稍好一些。其余天線(xiàn)均不易滿(mǎn)足要求，如果按照美國半島公司對施主天線(xiàn)和用戶(hù)天線(xiàn)均達到前后比38dB和90o±10o邊瓣衰耗電平為42dB的要求,是不易達到的。根據國內對角反射天線(xiàn)和背射天線(xiàn)及65o和90o板狀天線(xiàn)相關(guān)單位大量試驗，在高差為22米鐵塔上測試，隔離度才達到85～105dB。


高性能、高隔離度天線(xiàn)為射頻直放站帶來(lái)極大的優(yōu)越性


前面談到在所有直放站中，應當說(shuō)射頻直放站在經(jīng)濟上具有最大的優(yōu)勢。但其難度就是在于施主天線(xiàn)和用戶(hù)天線(xiàn)需要提供高的前后比，才能滿(mǎn)足放大器在較高增益條件下的隔離度的要求。如果隔離度不滿(mǎn)足，放大器產(chǎn)生自激，就會(huì )造成嚴重干擾。這種射頻干擾在一期CDMA直放站建設中也成為一個(gè)主要解決問(wèn)題。

為了解決干擾問(wèn)題采用各種措施:

1）提高收發(fā)天線(xiàn)架高距離20米以上。


2）水平安裝時(shí)，采用角反射器天線(xiàn)或背射天線(xiàn)拉大距離，增加阻擋。


3）采用移頻直放站。


這些措施可能解決一些問(wèn)題，但其結果是整個(gè)直放站系統造價(jià)大大升高。保守地估算，會(huì )增加2萬(wàn)元設備工程等費用。

按照國內外提供放大器的增益，一般是60～90dB，具有30dB動(dòng)態(tài)范圍，要使放大器不自激的條件是收發(fā)天線(xiàn)隔離度大于直放站增益10～15dB即可。在實(shí)際上，在設置射頻直放站時(shí)，要作好合理規劃，以路測電平為基礎進(jìn)行設置。按照2001年直放站大量安裝調試結果分析，直放站的增益不易過(guò)大，這主要考慮到直放站為雙向工作，上下行線(xiàn)電平平衡問(wèn)題，如果不平衡，就會(huì )干擾手機自動(dòng)功率控制及覆蓋區會(huì )產(chǎn)生掉話(huà)，影響話(huà)路統計中的接通率和掉話(huà)率。實(shí)際上直放站覆蓋的好壞，主要體現在效果上：1).設備性能的指標穩定性。2).不影響網(wǎng)路的參數上。單純地追求大功率是沒(méi)有意義的。按照國家無(wú)委規定，直放站的下行輸出功率不超過(guò)30dBm±3dBm。按此要求，直放站增益開(kāi)到80dB，已足夠滿(mǎn)足要求。放大器輸入電平在-65dBm左右，為正常輸入電平。

為了滿(mǎn)足射頻直放站最佳要求，我們地杰公司在2001年中，先后研發(fā)出30o、40o高性能施主天線(xiàn)和65o、90o高性能用戶(hù)板狀天線(xiàn)。我們在一個(gè)30米高的樓頂上，架設一個(gè)5米高的抱桿。模擬直放站，對天線(xiàn)隔離度進(jìn)行大量試驗。

1). 把30o高性能施主天線(xiàn)和65o用戶(hù)板狀天線(xiàn)安裝在抱桿上,間距為1米,角度范圍為120o～180o，測試隔離度為95dB以上。

2). 把30o高性能施主天線(xiàn)和90o用戶(hù)板狀天線(xiàn)安裝在抱桿上,間距為1米,角度范圍為120o～180o,測試隔離度為90dB以上。

一般施主和用戶(hù)天線(xiàn)間的隔離度，如果要達到上述數值（90～95dB），那么它們安裝間距不應小于15米。如果間距為1米時(shí)，隔離度也只有65～70dB。因此，30o和65o天線(xiàn)安裝間距為1米時(shí),得到的高隔離度開(kāi)創(chuàng )了直放站應用的先河，為國內首創(chuàng )。


綜上所述，高隔離度天線(xiàn)為射頻直放站帶來(lái)了如下的優(yōu)越性：


1).替代了高價(jià)基站。


2).替代了移頻直放站和高維護費用的光纖直放站。


3).95dB隔離度可以達到10Km的遠距離覆蓋,消除大范圍地上陰影地區。


4).天線(xiàn)可以安裝在樓頂的抱桿上,使安裝、調試、維護方便,降低了高鐵塔和長(cháng)饋電電纜費用，是直放站系統做到了最低的價(jià)格，是運營(yíng)商首選方案。