天線傾角設(shè)計(jì)報(bào)告材料

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案天線的傾角設(shè)計(jì)報(bào)告姓名：程前班級(jí)： 09電子工程1班學(xué)號(hào)：0905074003一、天線傾角規(guī)劃要點(diǎn)：1、掌握在理論上計(jì)算天線傾角與覆蓋距離的關(guān)系。2、在市區(qū)能根據(jù)實(shí)際情況合理設(shè)置天線的下傾角二、天線傾角設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)天線傾角時(shí)必須考慮的因素有：天線的高度、 方位角、增益、垂直半功率角，以及期望小區(qū)覆蓋范圍。在天線增益一定的情況下，天線的水平半功率角與垂直半功角成反比，其關(guān)系可以表示為： G =32600/(*其中， Ga為天線增益（為倍數(shù)，還需換算成dB 值），為垂 直半功率角，為水平半功率角。從上式可知，當(dāng)天線增益較小時(shí)，天線的垂直半功率角和水平半功率角通常較大；而當(dāng)天線增益較高時(shí)，

2、天線的垂直半功率角和水平半功率角通常較小。為了更好地控制越區(qū)覆蓋， 在密集基站區(qū)域網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)選擇高增益天線比較適宜，但是高增益天線容易造成近處覆蓋不好的情況發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)需要考慮采用零點(diǎn)填充技術(shù)。對(duì)于分布在市區(qū)的基站，當(dāng)天線無傾角或傾角很小時(shí)，各小區(qū)的服務(wù)范圍取決于天線高度、方位角、增益、發(fā)射功率，以及地形地物等，此時(shí)覆蓋半徑可以采用Okumura-Hata或COST231 公式計(jì)算；當(dāng)天線傾角較大時(shí)，因上述公式中沒有考慮傾角，無法計(jì)算出的覆蓋半徑（如有比較準(zhǔn)確的傳播模型和數(shù)字地圖，ASSET可以計(jì)算）。此時(shí)可以根據(jù)天線垂直半功率角和傾角大小按三角幾何公式直接估算，方法如下：假設(shè)所需覆蓋半徑為D

3、(m) ，天線高度為 H(m) ，傾角為 ，垂直半功率角為，則天線主瓣波精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案束與地平面的關(guān)系如圖所示：圖 1 天線主瓣波束與地平面的關(guān)系可以看出，當(dāng)天線傾角為 0 度時(shí)天線波束主瓣即主要能量沿水平方向輻射；當(dāng)天線下傾 度時(shí)，主瓣方向的延長(zhǎng)線最終必將與地面一點(diǎn)（A點(diǎn)）相交。由于天線在垂直方向有一定的波束寬度，因此在A 點(diǎn)往 B點(diǎn)方向，仍會(huì)有較強(qiáng)的能量輻射到。根據(jù)天線技術(shù)性能，在半功率角內(nèi)， 天線增益下降緩慢；超過半功率角后， 天線增益 （特別是上波瓣）迅速下降，因此在考慮天線傾角大小時(shí)可以認(rèn)為半功率角延長(zhǎng)線到地平面交點(diǎn)（B點(diǎn)）內(nèi)為該天線的實(shí)際覆蓋范圍。根據(jù)上述分析以及三角幾何原理

4、，可以推導(dǎo)出天線高度、下傾角、覆蓋距離三者之間的關(guān)系為：H/D)+ /2上式可以用來估算傾角調(diào)整后的覆蓋距離。但應(yīng)用該式時(shí)有限制條件：傾角必須大于半功率角之一半；距離D必須小于無下傾時(shí)按公式計(jì)算出的距離。式中垂直波束寬度可以查具體天線技術(shù)指標(biāo)或計(jì)算得出。對(duì)于垂直波束寬度為17 度，基站天線高度40 米的場(chǎng)合，覆蓋距離與天線傾角的關(guān)系如圖 2 所示。當(dāng)垂直波束寬度為6.5 度，基站天線高度 40 米時(shí)，覆蓋距離與天線傾角的關(guān)系如圖 3所示。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖 2 覆蓋距離與傾角關(guān)系（垂直波束寬度17 度，天線高度 40 米）圖2 覆蓋距離與傾角關(guān)系（垂直波束寬度6.5 度，天線高度 40 米

5、）從以上兩圖可以看出，在天線高度和傾角一定時(shí)，覆蓋距離與天線的垂直波束寬度間的關(guān)系。 垂直波束寬度越小，覆蓋距離越小。因此為了更好地控制越區(qū)覆蓋，在規(guī)劃階段選擇天線時(shí)應(yīng)該選擇垂直波束寬度小的天線。必須注意的是：調(diào)整傾角后除了可以控制越區(qū)覆蓋外，還可以改善基站附近的室內(nèi)覆蓋，但遠(yuǎn)離基站處的覆蓋將變差。三、實(shí)際運(yùn)用精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案為了便于實(shí)際運(yùn)用和考慮相鄰小區(qū)間必要的部分區(qū)域重疊，密集市區(qū)基站到覆蓋目標(biāo)距離 D可以簡(jiǎn)化為小區(qū)設(shè)計(jì)半徑；天線高度H指基站與覆蓋目標(biāo)的相對(duì)高度，并且本文我們只討論近似平原地區(qū)。天線下傾分為機(jī)械下傾和電氣下傾。一般認(rèn)為，天線機(jī)械下傾在 10 度以內(nèi)是比較科學(xué)的做法，大于

6、10 度時(shí)波瓣容易變形而對(duì)其他小區(qū)造成意想不到的干擾。所以，從追求最大合理化目標(biāo)而言，在密集市區(qū)組網(wǎng)，我們希望采用電調(diào)天線， 由于能夠在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電氣下傾角調(diào)節(jié)的天線較貴，一般可以采用出廠預(yù)設(shè)6 7 度電氣下傾天線，在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容和優(yōu)化時(shí)結(jié)合機(jī)械下傾，實(shí)現(xiàn)15 20 度大下傾角設(shè)置。 根據(jù)上述討論， 結(jié)合我們最常用的A 天線和常見天線高度 （ 25-50 米），給出在 250 、500 、 800 、 1000 米小區(qū)半徑下的天線傾角建議值。其他情況可以類推?？梢?，在小區(qū)半徑過分小時(shí)，天線機(jī)械下傾也無法保證能夠很好控制覆蓋范圍，此時(shí)只能降低天線高度；如果降低高度存在困難，就需要采取天線電氣下傾與機(jī)械

7、下傾相結(jié)合的方式。實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)于天線高度50 米的基站，小區(qū)半徑最小為 250 米。一般情況下，精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案密集市區(qū)宏蜂窩理想天線高度為25-30 米，而郊區(qū)或指向郊區(qū)天線高度為40-50 米。以上下傾角計(jì)算方法主要適合于站距1200 米（即 R=800m ）以內(nèi)的密集基站組網(wǎng)。當(dāng)基站距離覆蓋目標(biāo)大于800 米時(shí)，大面積覆蓋仍是最重要的關(guān)注點(diǎn)，估算天線下傾角時(shí)不必考慮垂直半功率角的影響，此時(shí)下傾角一般為1-4 度；特殊情況下如基站本身已經(jīng)建在較高位置，此時(shí)下傾角也可能較大。但是，基站周圍環(huán)境是十分復(fù)雜的，下傾角還必須考慮附近山體、水面和高大玻璃墻反射， 這種反射容易造成意外的與其他基

8、站同鄰頻干擾甚至自身時(shí)間色散效應(yīng)；也必須考慮樓房天面、前方密集建筑群、山坡等對(duì)電波的陰影效應(yīng)。但是實(shí)際組網(wǎng)中有時(shí)也會(huì)結(jié)合基站周圍地理環(huán)境利用大樓或山體等的阻擋來控制覆蓋范圍，此時(shí)需要與下傾角綜合考慮。密集市區(qū)組網(wǎng)還必須考慮當(dāng)天線主瓣正對(duì)街道而帶來的街道效應(yīng)和意外越區(qū)覆蓋。一般情況下，密集市區(qū)應(yīng)避免天線主瓣正對(duì)較直的街道。當(dāng)小區(qū)需要覆蓋比天線位置高的區(qū)域時(shí)， 可能還會(huì)采取定向天線倒裝或者下傾角為負(fù)的情況，此時(shí)需要注意天線的防水問題。如果基站位置過高而需要覆蓋比基站位置低很多（大于60-70 米或俯角大于 5 度）的谷地，并且只能用全向天線時(shí)，需要考慮采用電氣下傾角（3 度、 5 度等）、較寬垂直波瓣（低增益）、零點(diǎn)填充或提高下副波瓣增益等特點(diǎn)的全向天線來改善基站近處覆蓋，避免可能出現(xiàn)的“塔下黑”現(xiàn)象。我們還必須考慮天線后瓣在天線主瓣下傾后的方向情況，因?yàn)楝F(xiàn)