新型全向吸頂天線技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)探討

一、概述

早在 3G 試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)初期，研究人員就發(fā)現(xiàn)：3G 信號(hào)衰減快、穿透損耗大、繞射能力差，在室內(nèi)分布系統(tǒng)中，2G、3G 信號(hào)覆蓋不能同步，3G 信號(hào)覆蓋范圍小、盲點(diǎn)和弱區(qū)多。這些問(wèn)題是3G 信號(hào)頻率高所致，通常被認(rèn)為是不可逾越的技術(shù)障礙。要獲得良好的3G 室內(nèi)信號(hào)，唯有增加天線密度。所以，對(duì)3G 室內(nèi)分布系統(tǒng)，業(yè)界普遍認(rèn)同“小功率、多天線”的設(shè)計(jì)原則。然而，這一原則雖然解決了3G 信號(hào)覆蓋問(wèn)題，卻帶來(lái)了建設(shè)投資成倍增加和大規(guī)模的2G 室內(nèi)分布系統(tǒng)改造，同時(shí)，還導(dǎo)致更嚴(yán)重的2G 信號(hào)泄漏。

通過(guò)長(zhǎng)期觀察、測(cè)試和研究，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)全向吸頂天線存在一些技術(shù)缺陷，如高頻信號(hào)向天線正下方聚集，信號(hào)分布不均勻、不穩(wěn)定等。高頻信號(hào)聚集效應(yīng)是導(dǎo)致3G 等高頻信號(hào)快速衰減和覆蓋半徑小的真正技術(shù)原因。經(jīng)過(guò)對(duì)寬帶天線的技術(shù)研究、反復(fù)實(shí)驗(yàn)和不斷改進(jìn)，我們研發(fā)出了寬帶、高效、節(jié)能和環(huán)保的新型全向吸頂天線。

新型全向吸頂天線拓寬了工作頻帶，降低了高頻信號(hào)電磁輻射，單天線覆蓋面積擴(kuò)大一倍以上，改善了信號(hào)覆蓋均勻度，克服了技術(shù)障礙，彌補(bǔ)了缺陷，提高覆蓋效率，大大簡(jiǎn)化了3G 室內(nèi)分布系統(tǒng)，改變了3G 室分建設(shè)基本原則，實(shí)現(xiàn)了全頻段、多網(wǎng)絡(luò)同步覆蓋，避免了重復(fù)建設(shè)，提高了室分資源的利用率，有效提升了整個(gè)室內(nèi)分布系統(tǒng)整體效率和室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，節(jié)約了大量的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本，降本增效、節(jié)能降耗、低碳環(huán)保，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

本文介紹新型全向吸頂天線主要技術(shù)特性，探討其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

二、新型全向天線吸頂天線主要技術(shù)特性

新型全向吸頂天線檢測(cè)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表 1。在覆蓋半徑邊緣對(duì)應(yīng)的85°輻射角，天線高頻段增益比低頻段增益高1dB～2dB，對(duì)比傳統(tǒng)全向吸頂天線，平均增益提高了4.22dB，有效擴(kuò)大了高頻信號(hào)覆蓋范圍，加上3G 系統(tǒng)CDMA 技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使2G、3G 信號(hào)覆蓋范圍基本一致，改變了“小功率、多天線”的3G 室分設(shè)計(jì)原則。

高頻信號(hào)輻射最強(qiáng)對(duì)應(yīng)天線下方30°輻射角，天線高頻段平均增益為-5.5dB，對(duì)比傳統(tǒng)全向吸頂天線，平均增益降低了10dB，有效降低了電磁輻射，提高了最小耦合損耗，因此，降低了輻射，提高了天線口饋入信號(hào)功率的允許值。

通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)天線覆蓋半徑，調(diào)整天線口饋入功率，可以使高、低頻段不同邊緣場(chǎng)強(qiáng)要求的通信系統(tǒng)同步覆蓋，解決了2G、3G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋不同步的技術(shù)難題，突破室內(nèi)分布系統(tǒng)多系統(tǒng)共享的技術(shù)障礙。

另外，新型全向吸頂天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，完全軸對(duì)稱(chēng)，85°輻射角不圓度可控制在1dB 以內(nèi)，信號(hào)分布更均勻，而且工作帶寬更寬。新型全向吸頂天線主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)有：

（1）突破思維定式，首先發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了傳統(tǒng)天線存在的技術(shù)缺陷，找到了3G 信號(hào)快速衰減的真正技術(shù)原因。

（2）提出了輻射角增益和輻射角不圓度技術(shù)指標(biāo)，并定義30°和85°輻射角作為衡量全向天線下方和覆蓋邊緣技術(shù)性能的典型角度，更加準(zhǔn)確地反映了全向天線信號(hào)覆蓋均勻性和穩(wěn)定性，完善了全向天線指標(biāo)體系，豐富了天線

技術(shù)理論。
（3）在設(shè)計(jì)思路上，突破了傳統(tǒng)全向吸頂天線單純追求高增益的設(shè)計(jì)理念，將天線實(shí)際應(yīng)用中信號(hào)分布均勻、穩(wěn)定性和全頻段信號(hào)覆蓋邊緣場(chǎng)強(qiáng)的一致性作為全向天線設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

（4）在寬帶天線技術(shù)上，將半波振子和雙錐天線巧妙結(jié)合起來(lái)，低頻段為半波振子、高頻段為雙錐天線，避免了偶極天線高、低頻率垂直方向圖差異過(guò)大問(wèn)題，并將高頻信號(hào)最大增益輻射角調(diào)整到70°左右，加強(qiáng)了目標(biāo)覆蓋半徑邊緣的信號(hào)，解決了高頻信號(hào)聚集問(wèn)題，擴(kuò)大了覆蓋范圍，提高了覆蓋效率，同時(shí)，有效緩解了天線近處電磁輻射。

（5）提出了更高的互調(diào)指標(biāo)要求，三階互調(diào)小于-140dBc，有效降低了多系統(tǒng)合路時(shí)系統(tǒng)間的互調(diào)干擾。

（6）設(shè)計(jì)精準(zhǔn)，取消了阻抗匹配片（線）和振子防雷接地，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)，無(wú)需阻抗調(diào)測(cè)，生產(chǎn)裝配容易，便于規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)品一致性、穩(wěn)定性好，不圓度指標(biāo)低。

（7）制定了明確的技術(shù)性能指標(biāo)、制造材質(zhì)和組件質(zhì)量要求，質(zhì)量可控，成本清晰。

（8）擴(kuò)展了工作帶寬（800MHz-3000MHz），比傳統(tǒng)天線高端擴(kuò)展了500MHz，利于WLAN 接入和網(wǎng)絡(luò)向LTE 演進(jìn)，避免再次改造。

三、室內(nèi)全向吸頂天線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)探討

GB/T 9410-2008《移動(dòng)通信天線通用技術(shù)規(guī)范》和 GB/T 21195-2007《移動(dòng)通信室內(nèi)信號(hào)分布系統(tǒng)天線技術(shù)條件》對(duì)我國(guó)室內(nèi)全向吸頂天線提出了技術(shù)要求，但現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)存在以下不足：

（1）GB/T 9410-2008 中5.1 條表1 中提出了室內(nèi)全向吸頂天線電性能要求，但只規(guī)定了增益，沒(méi)有明確最大增益的方向，不圓度指標(biāo)高、低頻段采用不同的輻射角，不能真實(shí)反映室內(nèi)分布系統(tǒng)對(duì)全向吸頂天線信號(hào)覆蓋性能。實(shí)
際上，提高覆蓋邊緣對(duì)應(yīng)的高輻射角增益和圓度才是有益的，而低輻射角增益高卻是增強(qiáng)輻射，是無(wú)益的。

（2）GB/T 9410-2008 中4.1.3 條提到了天線材料要求，但實(shí)際上沒(méi)有相關(guān)技術(shù)規(guī)范對(duì)天線組件材質(zhì)和性能提出明確要求，導(dǎo)致移動(dòng)通信天線質(zhì)量參差不齊和惡性價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，不利于行業(yè)健康發(fā)展。

（3）GB/T 9410-2008 中4.1.4 條提出“天線設(shè)計(jì)應(yīng)有利于防雷”，GB/T21195-2007 中5.1.5 條提出“防雷要求：直接接地”，與YD/T 1059-2004《移動(dòng)通信系統(tǒng)基站天線技術(shù)條件》中5.1 條一致，室內(nèi)天線和室外天線防雷要求完全等同，顯然，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有考慮室內(nèi)、室外的差異。事實(shí)上，室外天線一般安裝在建筑和桿塔的頂部，天線尺度大，遭雷直擊概率大，因此，天線振子直接接地要求是合理的。但對(duì)室內(nèi)天線，天線振子體積小，且安裝于建筑物內(nèi)部，一般建筑都有防雷措施，室內(nèi)被雷擊的可能性極小，因此，振子接地要求意義不大。

為了更準(zhǔn)確描述室內(nèi)全向吸頂天線實(shí)際覆蓋性能，新型全向吸頂天線引入了輻射角增益和輻射角不圓度指標(biāo)，并根據(jù)室內(nèi)實(shí)際場(chǎng)景信號(hào)覆蓋分布情況，定義85°和30°輻射角作為天線高、低輻射角的典型角度，85°輻射角代表天線覆蓋半徑邊緣，30°輻射角代表天線下方最強(qiáng)輻射對(duì)應(yīng)角度。天線85°輻射角增益越高意味著覆蓋半徑邊緣信號(hào)越強(qiáng)，單天線覆蓋范圍更廣，85°輻射角不圓度越低意味著覆蓋半徑邊緣信號(hào)越穩(wěn)定；天線30°輻射角增益越低意味著

天線下方電磁輻射越小，室內(nèi)信號(hào)分布越均勻。

為了更確切反映室內(nèi)全向吸頂天線在室內(nèi)分布系統(tǒng)中實(shí)際覆蓋性能，統(tǒng)一產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求，在GB/T 21195-2007 技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，我們制定了新型全向吸頂天線主要技術(shù)指標(biāo)，見(jiàn)表2。對(duì)比天線整體技術(shù)性能，新型全向吸頂天線技術(shù)指標(biāo)中明確了不同覆蓋角增益和覆蓋邊緣不圓度，并把高、低頻段增益和不圓度控制指標(biāo)統(tǒng)一到85°輻射角，更容易體現(xiàn)信號(hào)分布的均勻性和穩(wěn)定性。對(duì)天線組件材質(zhì)及性能，新型全向吸頂天線也作了明確規(guī)定，利于產(chǎn)品的規(guī)范生產(chǎn)和統(tǒng)一質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

表2 新型全向吸頂天線主要技術(shù)指標(biāo)（中國(guó)聯(lián)通暫行標(biāo)準(zhǔn)）

四 結(jié)束語(yǔ)

新型全向吸頂天線改變了高頻段技術(shù)性能，突破了2G、3G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋不同步的技術(shù)障礙，解決了室內(nèi)分布系統(tǒng)多系統(tǒng)合路共享的技術(shù)難題，改變了3G 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則，給3G 室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)帶來(lái)了根本性變革，是傳統(tǒng)全向吸頂天線的替代性產(chǎn)品。新型全向吸頂天線已在中國(guó)聯(lián)通推廣應(yīng)用，中國(guó)聯(lián)通已制訂新型全向吸頂天線技術(shù)指標(biāo)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并在積極推動(dòng)盡快形成行業(yè)、國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)全球電信業(yè)的健康發(fā)展。