城市主城區天線掛高和傾角對覆蓋的影響

摘要：本文用實例論證了城市主城區天線掛高和傾角對覆蓋面的影響。

關鍵詞：天線俯仰角

天線俯仰角的調整是網絡優化中的一項非常重要的工作。選擇合適的俯仰角可以使天線至本小區邊界的輻射信號與天線至受干擾小區邊界的輻射信號之間處于天線垂直方向圖中增益衰減變化最大的部分，從而使受干擾小區的同頻及鄰頻干擾減至最小；另外選擇合適的覆蓋范圍，使基站實際覆蓋范圍與預期的設計范圍相同，同時加強本覆蓋區的信號強度。

在目前的移動通信網絡中由于基站的站點的增多，使得我們在設計主城區基站的時候，一般要求其覆蓋范圍大約為500米左右，而根據移動通信天線的特性，如果不使天線有一定的俯仰角的話，則基站的覆蓋范圍是會遠遠大于500米的，就會造成基站實際覆蓋范圍比預期范圍偏大，從而導致小區間的交叉覆蓋，相鄰切換關系混亂，系統內頻率干擾嚴重；另一方面，如果天線的俯仰角偏大，則會造成基站實際覆蓋范圍比預期范圍偏小，導致小區間的信號盲區或弱覆蓋區，同時易導致天線方向圖形狀的變化。因此，合理設置天線俯仰角是保證整個移動通信網絡質量的基本保證也是最原始的辦法。

具體實例

1 XX市XX基站35米天線掛高覆蓋測試實驗

小區名稱/編號：XX消防大隊CELL-C/SJDH0742

BCCH/BSIC：525/56

天線掛高：35米

天線參數：ALLGON雙極化/水平波瓣寬度：65度/ 垂直波瓣寬度：9度/增益：15dBi/內置6度傾角。

測試目標：裝飾材料市場。

基站距覆蓋區中心距離：約460米。

測試方法：逐漸增大天線傾角，裝飾材料城沿相同路線，鎖頻測試覆蓋場強，記錄分析對比。

使用測試儀表：TEMS6.0

1.1 天線傾角計算：

根據天線高度、基站距離，可由下式計算出天線傾角公式：

α=arctag(H/R)+θ/2

（式中α為波束傾角，H為天線高度，R為小區的覆蓋半徑，θ為天線垂直面的半功率角）。

天線垂直主波束中心點覆蓋目標區域的俯仰角度計算：

天線傾角（電子傾角+機械傾角）：α=arctag(35/460)≈5度。

根據計算結果，當天線內置電子傾角為5度時，天線機械傾角為0度，這時天線主波束覆蓋目標區域場強最高。

天線垂直半功率波束覆蓋目標區域的俯仰角度計算：

該天線垂直半功率角為9度，計算出：α+θ/2≈11度

該角度為天線垂直半功率波束-3DB點，超過11度左右，偏離了天線的主瓣，導致目標區域信號強度明顯下降，減少對同頻小區的干擾，在6度至11度左右之間，天線輻射場強變化不大。

1.2 天線實際調整、覆蓋情況實驗

①俯仰角5度（內置5度+機械傾角0度）[場強測量(RxLev_Sub)]：

②俯仰角9度（內置5度+機械傾角4度）[場強測量(RxLev_Sub)]:

③俯仰角11度（內置5度+機械傾角6度）[場強測量(RxLev_Sub)]:

本次試驗天線總傾角由5度逐漸增大機械傾角，實測結果統計表明，當天線總傾角為5度時，覆蓋目標裝飾城內內信號覆蓋場強最高，天線總傾角超過11度后，覆蓋目標區域信號場強明顯變差，天線總傾角在5度至11度時目標區域信號覆蓋場強變化不明顯。通過與理論計算對比，信號場強變化規律與計算值基本相符合。

2 XX市XX苑基站24米天線掛高覆蓋測試實驗

小區名稱 / 編號：美味苑CELL-A / SJGH0507

BCCHNO / BSIC：83 /57。

天線掛高：24米

天線參數：ALLGON 雙極化 / 水平波瓣寬度：65度 / 垂直波瓣寬度：9度/ 增益：17dBi / 內置0度傾角。

測試目標：榮國花園小區內。

基站距覆蓋區中心距離：約630米。

測試方法：逐漸增大天線傾角，在榮國花園內沿相同路線，鎖頻測試覆蓋場強，記錄分析對比。

使用測試儀表：TEMS6.0

2.1 天線傾角計算

根據天線高度、基站距離，由下式計算出天線傾角：

α=arctag(H/R)+θ/2。

（式中α為波束傾角，H天線高度=24米，R為小區的覆蓋半徑=630米，θ為天線垂直面的半功率角=9度）。

天線垂直主波束中心點覆蓋目標區域的俯仰角度。

α=arctag(24/630)≈1度。

根據計算結果，當天線傾角為1度時，天線波束覆蓋目標區域場強最高。

天線垂直半功率波束覆蓋目標區域的俯仰角度：1+θ/2≈6度。

超過6度左右，發射波束偏離了天線的主瓣，導致覆蓋區域信號強度明顯下降，可減少對同頻小區的干擾，在1度至6度左右之間，天線輻射場強變化不大。

2.2 天線實際調整、覆蓋情況實驗

①俯仰角1度[場強測量(RxLev_Sub)]：

②俯仰角5度[場強測量(RxLev_Sub)]：

③俯仰角7度[場強測量(RxLev_Sub)]：

本次試驗天線傾角由1度逐漸增大，實測結果統計表明，當天線傾角為1度時，覆蓋目標區內信號覆蓋場強最高，天線傾角超過5度后，覆蓋目標區域信號場強明顯變差，天線總傾角在1度至5度時，目標區域信號覆蓋場強變化不明顯。通過與理論計算對比，信號場強變化規律與計算值基本相符合。

由于天線掛高較低，仰角小于1/2垂直半功率角，不能降低在水平方向上的強輻射信號，造成對高層建筑及周圍小區同鄰頻干擾，所以掛高較低的基站天線應根據覆蓋環境進行相應計算，適當提高天線掛高。

上述兩個實驗，測試環境選在了主城區不同天線掛高及不同距離的覆蓋區內，采用鎖頻測試模式測試統計，根據天線波束特點，調整俯仰角要大于1/2垂直半功率角，才能避免天線主波瓣邊沿水平方向輻射過強，造成對鄰區及遠距離小區或高層建筑產生鄰頻干擾或孤島效應，對于天線掛高較低的基站，需提高天線支架高度，對于市區站間距較大的情況，需增加、調整站點位置或安裝網優覆蓋設備。