新型移动通信基站天线研究

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一基站天线的选型研究

（1）基站天线的种类主要有五种

传统的基站天线有全向天线、定性天线、机械天线，新型的天线有电调天线和双极化天线。

（2）基站天线的选型

影响基站天线的设计选型主要有主观和客观两方面的因素，主观方面主要就是该区域的移动通信服务质量等级要求、覆盖范围、通话群的数量和集中范围等；客观方面就是该地域的地形地貌和地物。城区基站要求覆盖深度，且安装空间有限，宜选用水平半功率角为60度左右的中等增益的双极化天线；农村地区话务量较小，预期覆盖面积较大，地物分布相对较稀疏，宜选用水平半功率角为90度高增益的单极化天线；郊区的情况介于城区和农村之间。对于站距较大的基站，参照农村基站天线的选用原则；反之则参照城区基站天线的选用原则；交通干线基站天线如果覆盖目标仅为高速公路或铁路等交通干线，可以考虑使用8字形天线。

二新型移动通信基站天线的技术和特点研究

新型移动通信基站天线正朝着小型化、安全性高、性能强、成本低的宽频段和多频段方向发展，笔者将主要从极化分集技术研究、终端天线的研究、微波传输天线的研究三个方面对新型移动通信基站天线的相关特点来加以说明。

（1）极化分集技术

极化分集技术能有效改变制约移动通信系统覆盖范围、通信质量及容量的三种主要因素，即多径衰落、传播延迟、共信道干扰。极化分集技术就是通过空间分集，增加两付或多付天线所在覆盖的范围，达到降低多径衰落的目的；角分集，利用邻近的窄波束提高角鉴别率，降低衰落干扰，提高天线接收信号强度；极化分集，利用水平与垂直极化和±45°极化的天线，设计出具有两个相互正交极化的双极化智能天线阵系统，可以大大节省单个定向基站的天线数量。另外双极化天线在安装上要求比较低，只需要有一个铁柱做支撑，不需要征地建塔，即克服了地理限制，又大大节约了工程造价成本。而且双极化天线具备电调天线的优点，是一种适应性很强的天线阵列，可以形成特定的天线波束，对同频率、同时隙的信号进行区分，完成空间滤波和定位，克服多径衰落、传播延迟、共信道干扰问题，大大提高容量和通信质量，降低呼损。

（2）终端天线的小型化

随着微带天线、平面单级天线、平面倒置F天线在终端设备的广泛应用，大大缩小了移动通信终端设备的体积。随着通信群体的快速扩大，增加移动通信的系统容量，实现多模通信是必然要求，因此在实际的通信系统中需要两到多个频点同时工作，而安装两到多付天线不符合现实需求，还会加大成本，而微带天线能实现双(多)频要求，正好解决了该问题。微带天线通过模式正交、多贴片和电抗加载等方法能实现双(多)频要求。PIFA天线在实现双(多)频要求上具有和微带天线同样的效果，PIFA天线低剖面、结构紧凑、宽带谐振，在终端内置天线设计中应用广泛。

（3）微波传输天线

微波传输最主要的特点就是实现了无线传输。传统的微波传输系统设计周期长，成本高，因此应用范围小。随着科技的进步，新型的微波传输成本低、安全可靠、架设方便，主要应用于移动通信基站间的骨干互联。高性能微波传输天线，以板状反射面天线为主，具有严格的方向图包络，增益大，使用频率高，能有效降低系统间的相互干扰，提高数据传输速率。微波天线的结构为轴旋转体结构，应用此结构特性，通过几何光学和物理光学等高频近似方法提高反射面天线的分析效率很重要。对于口径较小，馈源结构复杂的反射面天线，采用矩量法、FDTD等低频方法进行分析。另一方较高的前后比和严格的方向图包络也是实现微波传输的关键。传统设计通常采用长焦距的板状抛物面天线周围加金属围边的结构，这种结构可以增加天线的前后比，但会加重天线的重量，造成天线结构笨重，抗风机械性能差、成本高。

三结语

综上所述，随着信息化时代的到来，移动通信产业成为极具开发价值和市场前景的朝阳产业。我国的移动通信拥有庞大的用户群和开发空间，基站天线是接收电磁波，再将其辐射开来的移动通信系统部件，起着“传输带”的重要作用，因此基站天线的选型和设计，对于整个移动通信系统的正常运行和功能的发挥有着重要的影响，本文结合基站天线的参数、选型、设置等三个方面，着重分析了小型化、宽频段和多频段的新型移动通信基站天线的相关特点，希望对于后续新型移动通信基站天线的研究，具有一定的借鉴意义。

作者：夏国毅 单位：肇庆市地理信息与规划编制研究中心