特殊天線特殊用途

直放站天線

移動(dòng)通信直放站是為消除移動(dòng)通信網(wǎng)的局部范圍信號(hào)盲區(qū)或弱信號(hào)區(qū)而設(shè)計(jì)的通信設(shè)備。 直放站通常分為兩種：即射頻直放站和光纖直放站。它與基站相比有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)架設(shè)直放站不但能改善覆蓋效果，同時(shí)能大大減少投資成本。直放站被廣泛應(yīng)用于商場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、地鐵、高速公路、體育館等基站信號(hào)所無(wú)法到達(dá)的信號(hào)盲區(qū)，同時(shí)對(duì)于消除城市因受高樓大廈影響而產(chǎn)生的室外局部信號(hào)陰影區(qū)或邊遠(yuǎn)郊區(qū)個(gè)別村鎮(zhèn)的弱信號(hào)區(qū)也具有相當(dāng)好的覆蓋效果。直放站本身不產(chǎn)生容量，它只是擴(kuò)展或延伸了施主基站的覆蓋。直放站也存在一些問(wèn)題，例如：直放站干擾成為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)日常最常見(jiàn)的干擾之一，如果處理不當(dāng)，會(huì)給網(wǎng)絡(luò)性能帶來(lái)負(fù)面影響。

直放站前向放大器放大基站至移動(dòng)臺(tái)的下行信號(hào)，反向放大器放大移動(dòng)臺(tái)至基站的上行信號(hào)，增益一般在40～80dB，噪聲系數(shù)為8～10dB。由于上下行信號(hào)頻率有一個(gè)間隔，雙工器和前端濾波器方便地將兩路信號(hào)分開(kāi)。朝向基站的天線稱(chēng)為施主天線或源天線，作用是溝通基站和直放站間的鏈路，故一般采用方向性很強(qiáng)的定向天線，增益一般大于20dBi。直放站的服務(wù)天線(重發(fā)天線)或稱(chēng)工作天線，其作用與基站天線相同。射頻直放站的天線隔離即施主天線和覆蓋天線之間的間隔，最小應(yīng)高于放大器增益10～15dB，否則系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生自激。如果射頻直放站的下行放大器增益為70dB，則所需的間隔至少應(yīng)為85dB。

室內(nèi)覆蓋天線

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市中高樓密度不斷增大，地下設(shè)施也日益增多，導(dǎo)致移動(dòng)通信的信號(hào)傳播受到嚴(yán)重影響，從而形成移動(dòng)通信的許多盲區(qū)和死區(qū)。移動(dòng)終端在室內(nèi)的使用量已超過(guò)60%，用戶(hù)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，因此室內(nèi)需要良好的移動(dòng)信號(hào)覆蓋。如果通過(guò)室外宏蜂窩覆蓋室內(nèi)，在密集城區(qū)要達(dá)到深度覆蓋的要求，需要預(yù)留出足夠的穿透損耗余量，這樣的話(huà)必然使小區(qū)的覆蓋半徑減小，會(huì)導(dǎo)致室外站點(diǎn)數(shù)目的增加。另外，室外宏蜂窩過(guò)于密集，會(huì)出現(xiàn)大量的越區(qū)覆蓋，影響室外的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。因此，需要特殊的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)來(lái)解決室內(nèi)覆蓋問(wèn)題。對(duì)于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，天線是系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。

室內(nèi)分布天線系統(tǒng)是通過(guò)光纖、電纜等傳輸媒體將基站信號(hào)傳送至無(wú)線電波難以到達(dá)的區(qū)域，再經(jīng)過(guò)天線發(fā)射出去。信號(hào)源可以是微蜂窩，也可以是宏蜂窩或者用無(wú)線耦合的方式從宏蜂窩取得信號(hào)。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要考慮室內(nèi)與室外的隔離度，室內(nèi)外系統(tǒng)采用同一頻率時(shí)，建筑物的穿透損耗提供了一定的天然隔離度，設(shè)計(jì)的目標(biāo)仍然是在滿(mǎn)足室內(nèi)覆蓋與容量要求的情況下盡可能地減少室內(nèi)信號(hào)的外泄。

室內(nèi)天線用戶(hù)可根據(jù)頻段和覆蓋的場(chǎng)所不同所選擇不同的天線類(lèi)型。室內(nèi)天線要在室內(nèi)這種特殊環(huán)境下工作，因此對(duì)天線的基本要求是體積小、重量輕、外形美觀大方。室內(nèi)天線有全向天線(安裝在屋頂)或定向天線(主要安裝在墻壁)，天線的尺寸根據(jù)實(shí)際情況不同的要求，增益一般在2～7dBi之間，在選擇安裝時(shí)應(yīng)盡可能避免與其他電子設(shè)備靠近，以防止干擾，同時(shí)應(yīng)盡量將天線安裝于距通話(huà)手機(jī)1m以外的位置，避免由于通話(huà)用戶(hù)距離天線過(guò)近導(dǎo)致手機(jī)發(fā)射功率到達(dá)基站過(guò)大對(duì)基站造成的阻塞，另外應(yīng)將天線放置在較高的，無(wú)阻擋物或離墻壁、柱子等阻擋物足夠遠(yuǎn)的區(qū)域，盡可能創(chuàng)造一個(gè)視距傳播環(huán)境。

隧道覆蓋天線

隧道主要分為鐵路隧道、公路隧道、地鐵隧道等多種。不管是那種隧道，都存在長(zhǎng)短不一的狀況。短的隧道只有幾百米，而長(zhǎng)的隧道有十幾公里。因此對(duì)于每段隧道的解決方案可能都會(huì)有所區(qū)別，必須根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選定覆蓋解決方案。

長(zhǎng)度較短的隧道可以采用單根天線進(jìn)行覆蓋。這是一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方案。在實(shí)際工程中，可以根據(jù)隧道口的安裝條件及隧道長(zhǎng)度來(lái)選擇合適增益的天線對(duì)隧道進(jìn)行覆蓋。在安裝條件許可時(shí)，可以選擇高增益的天線。另外單根天線不足于覆蓋整個(gè)隧道時(shí)，可以采用從隧道兩頭各用一個(gè)天線同時(shí)朝隧道內(nèi)覆蓋的方式。一般來(lái)說(shuō)隧道內(nèi)部覆蓋與隧道外部的覆蓋可以一起考慮，用同一小區(qū)對(duì)隧道內(nèi)外同時(shí)進(jìn)行覆蓋。

對(duì)于中等長(zhǎng)度的隧道，一種解決方案是根據(jù)隧道的長(zhǎng)短不同，在隧道中安裝不同數(shù)量的雙向天線與放大器。

對(duì)于比較長(zhǎng)的隧道，信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損耗也比較大，這時(shí)傳輸?shù)桨l(fā)射天線的信號(hào)就很微弱了，很難保證覆蓋。對(duì)此可以采用光纖直放站遠(yuǎn)端串聯(lián)的方式作為長(zhǎng)隧道的覆蓋，其優(yōu)點(diǎn)在于：遠(yuǎn)端每次對(duì)信號(hào)進(jìn)行一次放大，可以盡可能地減少信號(hào)的損耗。

泄漏電纜是隧道覆蓋的另一種方案。電磁波在泄漏電纜中縱向傳輸?shù)耐瑫r(shí)通過(guò)槽孔向外界輻射電磁波，外界的電磁場(chǎng)也可通過(guò)槽孔感應(yīng)到泄漏電纜內(nèi)部并傳送到接收端。泄漏電纜的傳輸損耗大，僅適用于覆蓋要求高而均勻的場(chǎng)景。由于線性損耗對(duì)饋線首末端的信號(hào)強(qiáng)度影響很大，而耦合損耗導(dǎo)致在電纜信號(hào)泄漏區(qū)域有良好的覆蓋，但在超過(guò)50m的區(qū)域里幾乎沒(méi)有覆蓋。

海域覆蓋天線

我國(guó)沿海一些省份有漫長(zhǎng)的海岸線，這種特殊場(chǎng)景的覆蓋需要的不是容量，而是低成本的廣域覆蓋。遠(yuǎn)程覆蓋基站是提供這種特殊場(chǎng)景覆蓋的最佳解決方案。遠(yuǎn)程基站的覆蓋效果與地形條件十分相關(guān)，需要海岸有理想的制高點(diǎn)來(lái)架設(shè)天線。

對(duì)于海域覆蓋，要求覆蓋盡可能的遠(yuǎn)，但電磁波的傳播會(huì)受到地球曲率的影響。假如用戶(hù)一旦進(jìn)入地球凸面的陰影區(qū)的話(huà)，就不可能通過(guò)提高功率或靈敏度來(lái)改善覆蓋。因此，要通過(guò)提高天線高度來(lái)克服地球曲率的影響。如果地球半徑按照6400km來(lái)計(jì)算，海岸有高度400m的山頂可以利用的話(huà)，在只考慮直射路徑的情況下，覆蓋能達(dá)到72km左右；如果考慮上大氣折射等因素，遠(yuǎn)程基站的海面覆蓋可以達(dá)到100km左右。如果海岸有500m的山頂可以利用，在考慮大氣折射等因素后，遠(yuǎn)程基站的海面覆蓋可以達(dá)到110km左右。

另外，為了擴(kuò)大海域覆蓋的范圍，加塔頂放大器也是通?？紤]的方法。增加天線高度必然會(huì)帶來(lái)饋線加長(zhǎng)，損耗加大，這時(shí)就需要增加塔放來(lái)補(bǔ)償饋線損耗。