波爾威基站天線(xiàn)結構及設計方案

　　1 引言

　　基站天線(xiàn)用于將發(fā)射機饋給的射頻電能轉換為電磁波能，或者把電磁波能轉化為射頻電能并輸送到接收機。天線(xiàn)的工作帶寬、轉換效率以及滿(mǎn)足覆蓋要求的方向圖性能是設計方案的基本考慮要素。此外，一款優(yōu)秀的產(chǎn)品還會(huì )綜合考慮制造工藝、生產(chǎn)成本等因素。

　　目前市場(chǎng)上有眾多基站天線(xiàn)產(chǎn)品，其設計各不相同，但基站天線(xiàn)的主體結構均由外罩、反射板、饋電網(wǎng)絡(luò )以及振子組成。手動(dòng)電調天線(xiàn)/遙控電調天線(xiàn)(MET/RET)還包括移相器。

　　2 基站天線(xiàn)的結構

　　天線(xiàn)外罩是保護天線(xiàn)系統免受外部環(huán)境影響的結構物。它應具有良好的電磁輻射透過(guò)性能，且在結構上能經(jīng)受外部惡劣環(huán)境(如暴風(fēng)雨、冰雪、沙塵以及太陽(yáng)輻射等)的侵襲。使用天線(xiàn)罩可以保證天線(xiàn)系統的工作性能穩定可靠，同時(shí)減輕天線(xiàn)系統的磨損、腐蝕和老化，延長(cháng)使用壽命。另外天線(xiàn)外罩可以降低風(fēng)負荷和風(fēng)力矩，減小轉動(dòng)天線(xiàn)的驅動(dòng)功率，減輕機械安裝件的重量，減小慣量，提高固有頻率。

　　基站天線(xiàn)使用的外罩材料主要有玻璃鋼、PVC和ASA。GRP外罩強度高，重量重，損耗大，通常用于多頻或大尺寸天線(xiàn)。PVC和ASA外罩強度不如GRP外罩，通常用于單頻或小尺寸天線(xiàn)，損耗小，成本也更低。反射板起著(zhù)支撐天線(xiàn)各部件的作用，而反射板的形狀主要影響天線(xiàn)的前后比特性及水平面輻射方向圖。反射板的設計需依據振子及饋電網(wǎng)絡(luò )的設計方案而定，目前市場(chǎng)上各品牌天線(xiàn)大相徑庭，主要區別體現在振子及饋電網(wǎng)絡(luò )的設計方案上。

　　饋電網(wǎng)絡(luò )的作用是將射頻電能按照一定關(guān)系分配到各個(gè)輻射單元，分配的幅度比和相位差決定了輻射方向圖和增益。有基于同軸電纜和基于微帶線(xiàn)的設計。振子是基站天線(xiàn)最重要的部件之一，其設計方案的好壞直接決定了天線(xiàn)的輻射性能。雖然輻射單元的結構形狀各異，但從輻射原理上可分為微帶貼片和對稱(chēng)振子兩種方案。

　　移相器是電調天線(xiàn)的核心部件，通過(guò)調節分配到各輻射單元的相位差實(shí)現下傾角的變化。改變相位差主要有兩種途徑：一是改變饋電點(diǎn)位置;二是使用介質(zhì)移相。

　　3 波爾威天線(xiàn)設計方案

　　設計獨特的天線(xiàn)安裝套件不僅可以方便穩固地安裝，還可提供精確自由的波束角下傾調整。波爾威基站天線(xiàn)產(chǎn)品涵蓋了700 MHz、800 MHz、900 MHz、1800/1900 MHz、2100 MHz、2.3 GHz、2.5 GHz、2.6 GHz等各種頻段，具有單頻、雙頻、三頻、雙單頻、雙雙頻等多種模式。波爾威基站天線(xiàn)在增益、方向性、賦型精確度等方面具有良好的表現，而且體積小、重量輕、設計細膩、造型美觀(guān)，使用壽命在15年以上，是目前全球著(zhù)名的、極具影響力的品牌，擁有的天線(xiàn)專(zhuān)利超過(guò)133項。

　　3.1 振子

　　波爾威振子技術(shù)在性能、制造工藝、成本的推動(dòng)下進(jìn)行如下演進(jìn)：

　　●　對數周期振子(2G，典型ALP系列);

　　●　偶極子(2G，典型City、Metro系列);

　　●　貼片(2 G，典型U r b a n系列);

　　●　縫隙耦合貼片振子(2G，典型Xurban、Xmetro、ALX系列);

　　●　縫隙耦合貼片(A C P)振子(2G，雙頻，典型A LXC /A L V C系列);

　　●　縫隙耦合貼片(3G，雙頻，三頻，寬頻，典型UX、UXM系列)。

　　3.1.1 ACP振子結構

　　波爾威在新型天線(xiàn)的設計上全面采用此技術(shù)，這種技術(shù)的設計難點(diǎn)在于諧振頻率需考慮貼片尺寸、縫隙尺寸、縫隙與貼片間距、饋電波長(cháng)等多種因素。恰當的設計能實(shí)現諸多優(yōu)點(diǎn)，如：優(yōu)異的寬頻及多頻性能;饋電點(diǎn)與貼片無(wú)金屬接觸，降低互調風(fēng)險;極化純度提升分集增益;縫隙耦合貼片振子的輻射單元為對稱(chēng)結構的正方形，可實(shí)現對稱(chēng)電流;底板的縫隙開(kāi)槽由高精度的數控機床制作(真正意義上的±45°位置)，使得RF輻射器不會(huì )在物理結構上發(fā)生偏差，而傳統的偶極子設計即使在最佳調整位置上也存在最多5°的偏離。

　　3.1.2 ACP振子應用效果

　　ACP振子結合對稱(chēng)的饋電網(wǎng)絡(luò )以及移相器，使得波爾威天線(xiàn)具有優(yōu)異的性能：

　　●　對比偶極子縫隙耦合貼片振子提升正交極化比約2~5 dB;

　　●　縫隙耦合貼片振子提升小區邊緣(±60°)分集增益約1 dB;

　　●　提升水平跟蹤特性(雙極化天線(xiàn)的兩振子分別覆蓋的水平場(chǎng)圖的對稱(chēng)性);

　　●　±45°端口對稱(chēng)性;

　　●　實(shí)現不同傾角、頻率及電子下傾角下出色的方向圖性能;

　　●　實(shí)現不同傾角、頻率及電子下傾角下增益的一致性。