【資料名稱】：基站天線的下傾角設(shè)置建議(1).doc

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基站天線的下傾角設(shè)置建議
一、下傾角概述
基站天線作為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的終端，承載了電磁波發(fā)射與接收的雙工功能，即移動(dòng)通信信號(hào)傳遞的載體，其應(yīng)用效果的好壞直接決定了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)劣。 基站天線的應(yīng)用效果的好壞，一般受限于基站電磁環(huán)境、天線掛高、天線方位角及天線下傾角四大重要因素，只有四大因素相輔相成，方能實(shí)現(xiàn)基站天線的最佳應(yīng)用效果，本文結(jié)合基站的各種電磁環(huán)境、天線掛高對(duì)基站天線下傾角的設(shè)置進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析介紹。
合理設(shè)置天線下傾角不但可以降低同頻干擾的影響，有效控制基站的覆蓋范圍和整網(wǎng)的軟切換比例（對(duì)CDMA網(wǎng)絡(luò)而言），而且可以加強(qiáng)本基站覆蓋區(qū)內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度。通常天線下傾角的設(shè)定有兩個(gè)側(cè)重方向，即側(cè)重于干擾抑制和側(cè)重于加強(qiáng)覆蓋。這兩個(gè)側(cè)重方向分別對(duì)應(yīng)不同的下傾角算法。一般而言，對(duì)基站分布密集的地區(qū)應(yīng)側(cè)重于考慮干擾抑制，而基站分布較稀疏的地區(qū)則側(cè)重于考慮加強(qiáng)覆蓋。
1.1．考慮干擾抑制時(shí)的下傾角
在基站天線半功率角范圍內(nèi)，天線增益下降緩慢，超過半功率角后，天線增益（尤其是上波瓣）衰減很快。因此從控制干擾的角度考慮，可認(rèn)為半功率角的延長線到地面的交點(diǎn)（B點(diǎn)）為該基站的實(shí)際覆蓋邊緣。在基站周圍環(huán)境理想情況下，下傾角可按以下公式計(jì)算。
α＝actan（H/R）+β/2公式一
圖1、 基站天線控制干擾時(shí)的下傾角應(yīng)用圖
其中α為天線的下傾角，H為天線有效高度，β為天線的垂直半功率角。R為該小區(qū)最遠(yuǎn)的覆蓋距離，即覆蓋長徑R。
1.2.考慮加強(qiáng)覆蓋時(shí)的下傾角
在基站分布較稀疏的地區(qū)，天線下傾角設(shè)定無需考慮垂直半功率角等因素的影響。為保證覆蓋區(qū)邊緣有足夠強(qiáng)的信號(hào)，可認(rèn)為天線主瓣方向延長線到地面的交點(diǎn)（B點(diǎn)）為該基站的實(shí)際覆蓋邊緣。在基站周圍環(huán)境理想情況下，下傾角可按以下公式計(jì)算。
α＝actan（H/R）公式二
公式二含義如下圖所示。

圖二、基站天線控制信號(hào)強(qiáng)度時(shí)的下傾角應(yīng)用圖
二、下傾角設(shè)置的應(yīng)用分析
2.1.下傾角分類
目前天線行業(yè)內(nèi)天線的下傾角實(shí)現(xiàn)方式有三種：機(jī)械下傾角、預(yù)置電下傾角以及電調(diào)下傾角；需要下傾角=機(jī)械下傾角+預(yù)置電下傾角+電調(diào)下傾角。
1)機(jī)械下傾角：通過調(diào)整安裝支架，改變天線物理位置，從而實(shí)現(xiàn)下傾角連續(xù)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)方式。
2)預(yù)置電下傾角：通過天線賦形技術(shù)，調(diào)整天線饋電網(wǎng)絡(luò)，改變天線陣列中各振子的相位，從而在天線物理位置不變的前提下，實(shí)現(xiàn)某個(gè)電下傾角的調(diào)節(jié)方式。
3)電調(diào)下傾角：通過天線關(guān)鍵器件移相器，連續(xù)調(diào)整天線饋電網(wǎng)絡(luò)，連續(xù)改變天線陣列中各振子的相位，從而在天線物理位置不變的前提下，實(shí)現(xiàn)天線電下傾角的連續(xù)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)方式。
2.2. 機(jī)械傾角和電下傾角的對(duì)比

65°15dBi天線不同機(jī)械傾角的方向圖仿真圖

65°15dBi天線不同電下傾角的方向圖仿真圖
從仿真圖分析，同等類型的電子式下傾天線與機(jī)械式下傾天線相比，波形畸變較小，易于控制覆蓋范圍；干擾規(guī)避能力較強(qiáng)，在某種程度上可以改善載干比；RMS延遲范圍較小，抗多徑效應(yīng)能力較強(qiáng)。下表分別列比了某種內(nèi)置6度、9度電子傾角天線和一般類型天線在不同機(jī)械傾角時(shí)波形畸變的情況。
基站天線波形畸變情況對(duì)照表
65°15dBi 天線不同機(jī)械傾角時(shí)水平波束寬度和前后比實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
序號(hào)電下傾角機(jī)械傾角總傾角水平波束寬度前后比（dB）
10°0°0°64.8°34
20°2°2°68.1°27.4
30°4°4°71.8°24.3
40°6°6°78.8°26.3
50°8°8°85.3°24
60°10°10°103.7°19.8
70°12°12°121.4°19.5
80°14°14°133.3°18
90°15°15°149.6°17.8
100°16°16°152°17.6
65°15dBi6°電子傾角天線不同機(jī)械傾角時(shí)水平波束寬度和前后比實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
序號(hào)電下傾角機(jī)械傾角總傾角水平波束寬度前后比（dB）
16°10°16°64.2°23
26°8°14°68°26.1
36°6°12°69°31.3
46°4°10°69.4°33.5
56°2°8°66.7°30.6
66°0°6°64.9°37.2
76°-6°0°65.6°29.6
86°-4°2°64.2°29.8
96°-2°4°61.6°33.2
65°15dBi9°電子傾角天線不同機(jī)械傾角時(shí)水平波束寬度和前后比實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
序號(hào)電下傾角機(jī)械傾角總傾角水平波束寬度前后比（dB）
19°-9°0°64.9°36.8
29°-8°1°68.5°33.7
39°-6°3°62.7°35.1
49°-4°5°62.2°34.0
59°-2°7°63.5°30.4
69°0°9°64.0°32.5
79°2°11°69.6°31.0
89°4°13°67.7°30.4
99°6°15°65.2°26.5
綜合以上考慮，宜優(yōu)先選用電調(diào)傾角天線。在工程中，采用預(yù)置電下傾角、電調(diào)傾角和機(jī)械傾角三者結(jié)合的方式使天線達(dá)到需要的下傾角度。
天線需要的下傾角度=機(jī)械下傾角+預(yù)置電下傾角+電下傾角。
例如：對(duì)某些特殊基站，由于業(yè)主協(xié)調(diào)難度較高，最后被迫選擇超高基站進(jìn)行建站，為避免塔下黑的現(xiàn)象，需要采用超大下傾角24°，則此時(shí)下傾角的最佳組合方式為
24°=機(jī)械下傾角4°+預(yù)置電下傾角6°+電下傾角14°。.
三、實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中天線下傾角設(shè)置參考值
由于基站周圍環(huán)境十分復(fù)雜，天線下傾角設(shè)定還必須充分考慮附近山體、水面和高大玻璃幕墻等強(qiáng)反射物質(zhì)的反射和阻擋。因此實(shí)際應(yīng)用中的基站下傾角可利用上述理論計(jì)算方法，并結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境最終確定。
在此僅將基站電磁環(huán)境分為密集城區(qū)、一般城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村四大主流電磁環(huán)境，并結(jié)合上述理論計(jì)算，得出不同基站高度及不同覆蓋距離時(shí)的天線下傾角設(shè)置參考表如下：

密集城區(qū)
站距（米）天線有效掛高（米）水平半功
率角（度）垂直半功
率角（度）下傾角
（公式一）下傾角
（公式二）建議機(jī)械下傾
角（度）建議電下傾
角（度）建議下傾
角（度）
40030651315.08.58715.0
50030651313.36.86713.3
一般城區(qū)
站距（米）天線有效掛高（米）水平半功
率角（度）垂直半功
率角（度）下傾角
（公式一）下傾角
（公式二）建議機(jī)械下傾
角（度）建議電下傾
角（度）建議下傾
角（度）
60035651311.55.06611.5
70035651310.84.36510.8
80035651310.33.85510.3
9003565139.83.9559.8
10003565139.53.0559.5
郊區(qū)
站距（米）天線有效掛高（米）水平半功
率角（度）垂直半功
率角（度）下傾角
（公式一）下傾角
（公式二）建議預(yù)置電下傾
角（度）建議機(jī)械下傾
角（度）建議下傾
角（度）
15004065138.82.3358.8
20004065138.21.7358.2
25004065137.91.4357.9
30004065137.61.1357.6
農(nóng)村
站距（米）天線有效掛高（米）水平半功
率角（度）垂直半功
率角（度）下傾角
（公式一）下傾角
（公式二）建議預(yù)置電下傾
角（度）建議機(jī)械下傾
角（度）建議下傾
角（度）
4000559075.11.6314.0
5000559074.81.3313.5
40005565137.71.2325.0
50005565137.40.9314.0
標(biāo)注:此表格中的數(shù)據(jù)僅供參考，若納入實(shí)際應(yīng)用，需統(tǒng)籌考慮基站的實(shí)際電磁環(huán)境。
四、總結(jié)
綜上所述，基站天線的應(yīng)用效果決定了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量，而要想保證基站天線的應(yīng)用效果，就必須統(tǒng)籌考慮基站天線的電磁環(huán)境、天線掛高、天線方位角及天線下傾角四大因素。
本文結(jié)合天線的電磁環(huán)境及天線掛高，分析了基站天線下傾角的選擇，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的下傾角設(shè)置有著重要的參考意義。但是如果在最終的現(xiàn)網(wǎng)下傾角應(yīng)用中只是簡(jiǎn)單的公式套用，則很難達(dá)到最佳的應(yīng)用效果。因此對(duì)基站天線的下傾角設(shè)置，應(yīng)統(tǒng)籌考慮實(shí)際的基站應(yīng)用環(huán)境，并結(jié)合本文所展列的下傾角參考值，最終得出符合現(xiàn)網(wǎng)的下傾角設(shè)置值，從而保證移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。

[ 本帖最后由 藍(lán)佐 于 2012-6-26 13:55 編輯 ]