關(guān)于直放站系統(tǒng)天線隔離度技術(shù)探討


北京地杰公司 張浩然




直放站是移動(dòng)通信中最重要的補(bǔ)充手段



  移動(dòng)通信的快速發(fā)展,需要建立大量的基站,特別是2001年聯(lián)通公司投入近200億建立C網(wǎng)及CDMA直放站系統(tǒng)。為了降低覆蓋系統(tǒng)成本,最好的方法是建立直放站系統(tǒng),嚴(yán)格來(lái)講直放站造價(jià)僅為基站的20%左右,因此選用直放站是移動(dòng)通信建設(shè)中最佳解決方案。韓國(guó)在這方面是一個(gè)很好的借鑒,基站和直放站比例為1:10。其中室外直放站占到1:4。我們與韓國(guó)相比相差甚遠(yuǎn)。美國(guó)在其西部地區(qū)建成長(zhǎng)達(dá)150公里射頻連續(xù)覆蓋系統(tǒng)。



  談到直放站的類型,大家非常清楚,有關(guān)文章也作了不少介紹。這里主要有:射頻直放站、光纖直放站、移頻直放站(二種)、射頻和光纖混合直放站。幾類直放站從造價(jià)、安裝、建設(shè)、維護(hù)等綜合考慮,不改變頻率分配的射頻直放站是最經(jīng)濟(jì)、最有效的方式。從表1中我們可以看到射頻直放站設(shè)備是最便宜的。



  可以看到,對(duì)施主天線的前后比和俯仰角90o邊瓣衰耗電平要求大。目前,國(guó)內(nèi)角反射器天線和背射天線性能稍好一些。其余天線均不易滿足要求,如果按照美國(guó)半島公司對(duì)施主天線和用戶天線均達(dá)到前后比38dB和90o±10o邊瓣衰耗電平為42dB的要求,是不易達(dá)到的。根據(jù)國(guó)內(nèi)對(duì)角反射天線和背射天線及65o和90o板狀天線相關(guān)單位大量試驗(yàn),在高差為22米鐵塔上測(cè)試,隔離度才達(dá)到85~105dB。



高性能、高隔離度天線為射頻直放站帶來(lái)極大的優(yōu)越性



  前面談到在所有直放站中,應(yīng)當(dāng)說(shuō)射頻直放站在經(jīng)濟(jì)上具有最大的優(yōu)勢(shì)。但其難度就是在于施主天線和用戶天線需要提供高的前后比,才能滿足放大器在較高增益條件下的隔離度的要求。如果隔離度不滿足,放大器產(chǎn)生自激,就會(huì)造成嚴(yán)重干擾。這種射頻干擾在一期CDMA直放站建設(shè)中也成為一個(gè)主要解決問(wèn)題。



為了解決干擾問(wèn)題采用各種措施,


1)提高收發(fā)天線架高距離20米以上。


2)水平安裝時(shí),采用角反射器天線或背射天線拉大距離,增加阻擋。


3)采用移頻直放站。



  這些措施可能解決一些問(wèn)題,但其結(jié)果是整個(gè)直放站系統(tǒng)造價(jià)大大升高。保守地估算,會(huì)增加2萬(wàn)元設(shè)備工程等費(fèi)用。



  按照國(guó)內(nèi)外提供放大器的增益,一般是60~90dB,具有30dB動(dòng)態(tài)范圍,要使放大器不自激的條件是收發(fā)天線隔離度大于直放站增益10~15dB即可。在實(shí)際上,在設(shè)置射頻直放站時(shí),要作好合理規(guī)劃,以路測(cè)電平為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)置。按照2001年直放站大量安裝調(diào)試結(jié)果分析,直放站的增益不易過(guò)大,這主要考慮到直放站為雙向工作,上下行線電平平衡問(wèn)題,如果不平衡,就會(huì)干擾手機(jī)自動(dòng)功率控制及覆蓋區(qū)會(huì)產(chǎn)生掉話,影響話路統(tǒng)計(jì)中的接通率和掉話率。實(shí)際上直放站覆蓋的好壞,主要體現(xiàn)在效果上:1).設(shè)備性能的指標(biāo)穩(wěn)定性。2).不影響網(wǎng)路的參數(shù)上。單純地追求大功率是沒有意義的。按照國(guó)家無(wú)委規(guī)定,直放站的下行輸出功率不超過(guò)30dBm±3dBm。按此要求,直放站增益開到80dB,已足夠滿足要求。放大器輸入電平在-65dBm左右,為正常輸入電平。



  為了滿足射頻直放站最佳要求,我們地杰公司在2001年中,先后研發(fā)出30o、40o高性能施主天線和65o、90o高性能用戶板狀天線。我們?cè)谝粋(gè)30米高的樓頂上,架設(shè)一個(gè)5米高的抱桿。模擬直放站,對(duì)天線隔離度進(jìn)行大量試驗(yàn)。



1). 把30o高性能施主天線和65o用戶板狀天線安裝在抱桿上,間距為1米,角度范圍為120o~180o,測(cè)試隔離度為95dB以上。


2). 把30o高性能施主天線和90o用戶板狀天線安裝在抱桿上,間距為1米,角度范圍為120o~180o,測(cè)試隔離度為90dB以上。



  一般施主和用戶天線間的隔離度,如果要達(dá)到上述數(shù)值(90~95dB),那么它們安裝間距不應(yīng)小于15米。如果間距為1米時(shí),隔離度也只有65~70dB。因此,30o和65o天線安裝間距為1米時(shí),得到的高隔離度開創(chuàng)了直放站應(yīng)用的先河,為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。



  綜上所述,高隔離度天線為射頻直放站帶來(lái)了如下的優(yōu)越性:


1).替代了高價(jià)基站。


2).替代了移頻直放站和高維護(hù)費(fèi)用的光纖直放站。


3).95dB隔離度可以達(dá)到10Km的遠(yuǎn)距離覆蓋,消除大范圍地上陰影地區(qū)。


4).天線可以安裝在樓頂?shù)谋U上,使安裝、調(diào)試、維護(hù)方便,降低了高鐵塔和長(zhǎng)饋電電纜費(fèi)用,是直放站系統(tǒng)做到了最低的價(jià)格,是運(yùn)營(yíng)商首選方案。




摘自 通信市場(chǎng)
   

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