新型移動通信基站天線研究

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一基站天線的選型研究

（1）基站天線的種類主要有五種

傳統的基站天線有全向天線、定性天線、機械天線，新型的天線有電調天線和雙極化天線。

（2）基站天線的選型

影響基站天線的設計選型主要有主觀和客觀兩方面的因素，主觀方面主要就是該區域的移動通信服務質量等級要求、覆蓋范圍、通話群的數量和集中范圍等；客觀方面就是該地域的地形地貌和地物。城區基站要求覆蓋深度，且安裝空間有限，宜選用水平半功率角為60度左右的中等增益的雙極化天線；農村地區話務量較小，預期覆蓋面積較大，地物分布相對較稀疏，宜選用水平半功率角為90度高增益的單極化天線；郊區的情況介于城區和農村之間。對于站距較大的基站，參照農村基站天線的選用原則；反之則參照城區基站天線的選用原則；交通干線基站天線如果覆蓋目標僅為高速公路或鐵路等交通干線，可以考慮使用8字形天線。

二新型移動通信基站天線的技術和特點研究

新型移動通信基站天線正朝著小型化、安全性高、性能強、成本低的寬頻段和多頻段方向發展，筆者將主要從極化分集技術研究、終端天線的研究、微波傳輸天線的研究三個方面對新型移動通信基站天線的相關特點來加以說明。

（1）極化分集技術

極化分集技術能有效改變制約移動通信系統覆蓋范圍、通信質量及容量的三種主要因素，即多徑衰落、傳播延遲、共信道干擾。極化分集技術就是通過空間分集，增加兩付或多付天線所在覆蓋的范圍，達到降低多徑衰落的目的；角分集，利用鄰近的窄波束提高角鑒別率，降低衰落干擾，提高天線接收信號強度；極化分集，利用水平與垂直極化和±45°極化的天線，設計出具有兩個相互正交極化的雙極化智能天線陣系統，可以大大節省單個定向基站的天線數量。另外雙極化天線在安裝上要求比較低，只需要有一個鐵柱做支撐，不需要征地建塔，即克服了地理限制，又大大節約了工程造價成本。而且雙極化天線具備電調天線的優點，是一種適應性很強的天線陣列，可以形成特定的天線波束，對同頻率、同時隙的信號進行區分，完成空間濾波和定位，克服多徑衰落、傳播延遲、共信道干擾問題，大大提高容量和通信質量，降低呼損。

（2）終端天線的小型化

隨著微帶天線、平面單級天線、平面倒置F天線在終端設備的廣泛應用，大大縮小了移動通信終端設備的體積。隨著通信群體的快速擴大，增加移動通信的系統容量，實現多模通信是必然要求，因此在實際的通信系統中需要兩到多個頻點同時工作，而安裝兩到多付天線不符合現實需求，還會加大成本，而微帶天線能實現雙(多)頻要求，正好解決了該問題。微帶天線通過模式正交、多貼片和電抗加載等方法能實現雙(多)頻要求。PIFA天線在實現雙(多)頻要求上具有和微帶天線同樣的效果，PIFA天線低剖面、結構緊湊、寬帶諧振，在終端內置天線設計中應用廣泛。

（3）微波傳輸天線

微波傳輸最主要的特點就是實現了無線傳輸。傳統的微波傳輸系統設計周期長，成本高，因此應用范圍小。隨著科技的進步，新型的微波傳輸成本低、安全可靠、架設方便，主要應用于移動通信基站間的骨干互聯。高性能微波傳輸天線，以板狀反射面天線為主，具有嚴格的方向圖包絡，增益大，使用頻率高，能有效降低系統間的相互干擾，提高數據傳輸速率。微波天線的結構為軸旋轉體結構，應用此結構特性，通過幾何光學和物理光學等高頻近似方法提高反射面天線的分析效率很重要。對于口徑較小，饋源結構復雜的反射面天線，采用矩量法、FDTD等低頻方法進行分析。另一方較高的前后比和嚴格的方向圖包絡也是實現微波傳輸的關鍵。傳統設計通常采用長焦距的板狀拋物面天線周圍加金屬圍邊的結構，這種結構可以增加天線的前后比，但會加重天線的重量，造成天線結構笨重，抗風機械性能差、成本高。

三結語

綜上所述，隨著信息化時代的到來，移動通信產業成為極具開發價值和市場前景的朝陽產業。我國的移動通信擁有龐大的用戶群和開發空間，基站天線是接收電磁波，再將其輻射開來的移動通信系統部件，起著“傳輸帶”的重要作用，因此基站天線的選型和設計，對于整個移動通信系統的正常運行和功能的發揮有著重要的影響，本文結合基站天線的參數、選型、設置等三個方面，著重分析了小型化、寬頻段和多頻段的新型移動通信基站天線的相關特點，希望對于后續新型移動通信基站天線的研究，具有一定的借鑒意義。

作者：夏國毅 單位：肇慶市地理信息與規劃編制研究中心