直放站系統天線隔離度設計

直放站是移動通信中最重要的補充手段

移動通信的快速發展，需要建立大量的基站，特別是2001年聯通公司投入近200億建立C網及CDMA直放站系統。 為了降低覆蓋系統成本，最好的方法是建立直放站系統，嚴格來講直放站造價僅為基站的20%左右，因此選用直放站是移動通信建設中最佳解決方案。韓國在這方面是一個很好的借鑒，基站和直放站比例為1:10。其中室外直放站占到1:4。我們與韓國相比相差甚遠。美國在其西部地區建成長達150公里射頻連續覆蓋系統。

談到直放站的類型，大家非常清楚，有關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、安裝、建設、維護等綜合考慮，不改變頻率分配的射頻直放站是最經濟、最有效的方式。從表1中我們可以看到射頻直放站設備是最便宜的。

可以看到，對施主天線的前后比和俯仰角90o邊瓣衰耗電平要求大。目前，國內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，如果按照美國半島公司對施主天線和用戶天線均達到前后比38dB和90o±10o邊瓣衰耗電平為42dB的要求,是不易達到的。根據國內對角反射天線和背射天線及65o和90o板狀天線相關單位大量試驗，在高差為22米鐵塔上測試，隔離度才達到85～105dB。


高性能、高隔離度天線為射頻直放站帶來極大的優越性


前面談到在所有直放站中，應當說射頻直放站在經濟上具有最大的優勢。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，放大器產生自激，就會造成嚴重干擾。這種射頻干擾在一期CDMA直放站建設中也成為一個主要解決問題。

為了解決干擾問題采用各種措施:

1）提高收發天線架高距離20米以上。


2）水平安裝時，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題，但其結果是整個直放站系統造價大大升高。保守地估算，會增加2萬元設備工程等費用。

按照國內外提供放大器的增益，一般是60～90dB，具有30dB動態范圍，要使放大器不自激的條件是收發天線隔離度大于直放站增益10～15dB即可。在實際上，在設置射頻直放站時，要作好合理規劃，以路測電平為基礎進行設置。按照2001年直放站大量安裝調試結果分析，直放站的增益不易過大，這主要考慮到直放站為雙向工作，上下行線電平平衡問題，如果不平衡，就會干擾手機自動功率控制及覆蓋區會產生掉話，影響話路統計中的接通率和掉話率。實際上直放站覆蓋的好壞，主要體現在效果上：1).設備性能的指標穩定性。2).不影響網路的參數上。單純地追求大功率是沒有意義的。按照國家無委規定，直放站的下行輸出功率不超過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，先后研發出30o、40o高性能施主天線和65o、90o高性能用戶板狀天線。我們在一個30米高的樓頂上，架設一個5米高的抱桿。模擬直放站，對天線隔離度進行大量試驗。

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，如果要達到上述數值（90～95dB），那么它們安裝間距不應小于15米。如果間距為1米時，隔離度也只有65～70dB。因此，30o和65o天線安裝間距為1米時,得到的高隔離度開創了直放站應用的先河，為國內首創。


綜上所述，高隔離度天線為射頻直放站帶來了如下的優越性：


1).替代了高價基站。


2).替代了移頻直放站和高維護費用的光纖直放站。


3).95dB隔離度可以達到10Km的遠距離覆蓋,消除大范圍地上陰影地區。


4).天線可以安裝在樓頂的抱桿上,使安裝、調試、維護方便,降低了高鐵塔和長饋電電纜費用，是直放站系統做到了最低的價格，是運營商首選方案。