美化天線助推優質無線網絡覆蓋

引言

隨著移動通信應用日益廣泛，人們對通信容量和質量提出了更高的要求。移動業務運營商為滿足市場需求，提出了諸如全覆蓋、無縫覆蓋的概念，從而不斷加大網絡的建設和投入，造成無線基站、天線的數量大增，因此而帶來以下問題。

1、市區建筑物頂部天線林立，密集城區顯得更是雜亂無章，這嚴重影響了視覺環境。與各地提出的“生態城市”、“綠色城市”建設相矛盾。如圖1。

2、盡管無線網絡建設工程中電磁輻射設計滿足國家標準，但隨著居民綠色環保意識的提高，對天線電磁輻射有著強烈的抵觸情緒，為無線網絡站點選址、建設帶來了極大的困難。

3、城市化的建設，樓層越來越高，常規板狀天線單純依靠加大機械下傾角來應對覆蓋，性能較差，無法滿足優質網絡覆蓋要求。

針對以上問題，美化天線應運而生，為優質無線網絡覆蓋建設提供了應用解決方案。

圖1 某城市站點圖片

2 “美化天線”概述

所謂“美化天線”，也可稱作“偽裝天線”，即在滿足天線本質功能的前提下，通過各種手段對天線的電性能進行相應優化設計，對外表進行偽裝、修飾，對外觀 進行造型、融合作為設計出發點。從而美化了城市視覺環境，減少了居民對無線電磁環境的抵觸，極大方便了站點建設，保證了無線通信網絡的質量。

美化天線常采用的三種美化措施：

1、裝扮天線。在常規板狀天線的外表噴涂與環境相同的顏色，或采用仿真植物、綠葉纏繞天線，遠觀具有美化效果。此方式成本低，加工周期短。

2、加罩美化天線。為應對業主美化方式多元化要求，在板狀天線之外再加裝美化外罩，對外罩外形進行靈活設計。此方式操作簡單，美化效果較好，但電性能稍差。

3、一體化美化天線。直接將天線設計成特殊外型，改變天線傳統的外觀，甚至設計成環境中常見的物體外形，以達到美化的目的。此方式美化效果較好，產品選型方便，電氣性能穩定，可批量生產，但研發周期較長。一體化設計思路將成為后期行業趨勢。 美化天線的環保貢獻

城市人口高度密集，話務量大且集中。以沿海城市中的東莞市虎門鎮為例，戶籍人口12萬，而外來人口50萬，且相對集中于一些工業園區，據不完全統 計，局部人口密度達到3680人/平方公里或更多。話務量極其龐大，為應對通信覆蓋，使得必須對原有蜂窩結構進行進一步分裂，增加相應基站數量，進而提高 頻率復用效率，接入更多用戶。最終造成的結果首先是站與站之間的間距大幅縮小，站點密集;其次是天線的布置千差萬別，從而形成了基站遍布，大小樓頂天線隨 處可見的現象。這極大影響了市容市貌。為降低天線對環境的影響，東莞移動采用了一系列暉速公司的美化產品，對一些站點進行改造，對新建站點進行個性化方案 設計，既美化了城市環境，又達到了良好的網絡覆蓋效果。目前美化天線在各城市的廣泛應用，已取得了較好的社會反響，各種形式的高仿美化天線已成為城市中亮 麗的風景線。例如圖2、圖3。

圖2 虎門白沙工業區站 圖3 虎門白沙工業區站美化后(排氣管外形)

4 二維電調技術應用

生活中，建筑樓層布局復雜，實際環境多樣變化，為了滿足全覆蓋及無縫覆蓋，在實際工程應用中，通常要求天線可以水平方向調節及垂直下傾角調節。常規板狀 電調天線只可實現垂直面波束連續電子可調，水平面波束指向調整單靠人工機械實現，如遇高樓或桿塔為調節帶來極大不便，且人工實現機械調整費時費力，調整精 度差，波束指向誤差直接導致網絡覆蓋質量下降。對此，暉速公司在美化天線中率先采用二維電調技術，水平及垂直調節結構內置于天線當中，通過RCU手持控制 器，或遠程網管集中控制，從而輕松實現遠程精確調節，為優化網絡覆蓋提供了極大方便。暉速公司垂直與水平調節結構如圖4、圖5。

圖4 垂直調節結構

圖5 水平調節結構 5 大下傾角技術應用

隨著城市建設步伐的加快，越來越多的高層建筑為城市增添了現代氣息。然而，基站天線往往優先布置于樓頂，在高樓林立的城市中選擇合適高度站址具有極大難度，同時也給工程施工、物業協調、天線維護等帶來一系列問題，成為網絡優化建設的難點。

若天線布局于較高樓層，為滿足覆蓋，通常需對天線波束進行下傾調節，目前業內使天線波束下傾有三種實現方式：機械下傾角、預置電下傾角以及電調下傾 角調節。較大機械下傾角調節容易導致波形畸變，且美化天線為合理控制體積，已不具備機械下傾角調節功能。因此，具備較好性能的電調下傾角調節成為不二選 擇。一般來說，天線下傾角設置可由以下公式計算：

考慮干擾抑制時的下傾角：α=actan(H/R)+β/2

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為該小區主瓣覆蓋距離。如圖6。

圖6 基站覆蓋示意圖

以GSM900M 15dBi 65°電調天線為例。設天線高度為80m,天線垂直面波束寬度為14°，由以上公式計算可知，如主瓣要覆蓋250m左右距離，則電下傾角要達到18°。這與天線架高35m,下傾角設為8°覆蓋效果相近。

與此同時針對大下傾角時遠旁瓣升高問題，暉速公司采用單振子移相進行精確設計技術。同時采用遺傳算法進行多頻點采樣賦形，達到副瓣抑制的效果，降低 越區干擾。通過大下傾角技術達到與天線位置下降高度而相近的覆蓋效果，經過與運營商合作實測表明暉速公司的大下傾角度電調天線能夠滿足98%以上的應用場 景，從而使移動通信網絡的通信質量得到提升。

暉速公司目前的大下傾天線主要分以下幾類：

6 小結及展望

美化天線以其較好的環境適應力及外形多樣性特征，已成為移動運營商協調、解決站點建設的重要手段，為移動運營商實現優質無線網絡覆蓋起到了積極的推動作 用。與此同時，隨著城市化建設要求的不斷提高以及人們“綠化環保”的意識不斷增強，美化天線在移動通信基站中應用將成為一種必然趨勢。

展望未來，美化天線或許可通過與其它領域合作，諸如市政建設當中的路燈建設、廣告牌建設、公園景觀建設，建筑物頂裝飾設計等融為一體，通過一體化解決方案 設計，整合資源，優化配置，降低移動運營商成本，優化無線網絡覆蓋。屆時，美化天線不僅是通信天線的一部分，同時也作為城市景致與周邊環境和諧相依共存。