基站建設及基站天線的設計與分析

摘 要：移動基站建設是為人們提供良好通信基礎的重要途徑，在移動基站建設過程中必須要選擇合適的位置，提高基站的維修和運行成本，同時提高運行可靠性和穩定性。文章對通信基站建設以及基站的天線分布進行設計，旨在提高基站的工作效率。

關鍵詞：基站建設；天線設計；穩定性；安全性

隨著我國通信網絡建設的不斷加速，通信網絡覆蓋面越來越廣，基站是通信網絡中的重要組成部分，基站建設是通信無線接入系統的重要組成部分，其發展受到很多因素的影響，隨著通信覆蓋面逐漸擴大，基站的建設也越來越密集，基站布局十分緊湊，隨著4G時代的不斷發展，運營商建設的基站會越來越多，為了提高基站運行的穩定性，在基站建設過程中必須采用一體化結構，使基站建設更加快捷、方便，而且能夠提高通信質量。在基站建設過程中要對天線進行合理設計，天線是接受各種信號的重要元件，雙層結構寬頻帶對稱陣子天線在基站建設過程中是一種比較新穎的天線設計方式，可以通過對天線結構的調整，對貼片的形狀以及尺寸進行改變，從而實現對原有天線性能的優化。

1 基站的構成

基站是通信網絡中的主要部分，主要負責信號的接收和發送，從而達到通信的目的。隨著人們的通信要求越來越高、通信網絡的發展越來越深入，基站建設越來越密集，基站的基本結構有以下幾個部分。

1.1 方艙艙體

艙體是基站的重要組成部分，由方艙主體和其他附件構成，在方艙內部要綜合考慮基站系統所有設備的布置與安裝、運行和維護管理。基站方艙的艙體一般都采用耐腐蝕、抗氧化的材料，這些材料不會產生灰塵，而且板材一般都采用鋼結構，能夠通過高強度螺栓進行連接，所有外露的鋼構件都可以通過熱浸鍍鋅處理。基站方艙的艙體承重不小于1 200 kg/m2。方艙中的附件主要有防靜電底板、室內走線架、PVC走線槽、接地排、接地線和滅火器等，其目的是為了提高各種電子設備的運行環境，使得電子設備可以保持穩定運行。

1.2 動力及環境控制箱

這部分主要包括3個部分，分別是交流配電單元、溫度控制單元、環境及動力監控單元，其中交流配電單元主要提供電流，可以連接兩路交流輸入，并且實現輸入與輸出的自動切換。溫度控制單元主要實現對基站溫度的控制，一共包括4個部分，分別是空調器、加熱器、溫度控制器和智能通風系統，通常來講，艙體中會配備一套通風系統和兩臺空調，在通風系統能夠滿足溫度要求的時候通風系統會進行工作；如果不能滿足要求，則會啟動空調，兩臺空調會按照規定的時間進行輪換工作；如果一臺空調的工作不能滿足艙體的溫度要求，則會將兩臺空調一起啟動，確保艙體內的溫度滿足要求。在溫度控制單元中還設置了傳感器，主要對艙體的溫度進行檢測，及時感應艙體內溫度的變化，一旦出現溫度變化，則能及時響應，技術人員會根據控制系統的報警信息對艙體進行查看。

1.3 防護圍欄

由于基站是特殊的技術設備，建設在野外，很容易被破壞，為了對基站進行保護，必須要加強防護圍欄的設計，防護圍欄主要是防止外來人員非正常進入，一般采用專業的鋼材壓而成，具有防盜功能，對于鋼材還要進行防腐處理，防止在戶外風吹日曬造成腐蝕。

2 一體化結構基站設計

2.1 一體化結構基站的主要指標

由于基站數量越來越多，為了便于管理，在未來的設計過程中要采用一體化結構基站設計，從而實現對基站的科學管理。一體化結構基站是多個基站的融合，其工作溫度要求一般在﹣40～55 ℃，存儲溫度控制在﹣40～70 ℃之間，相對濕度控制在15%～100%。基站艙體頂部的承重不小于250 kg/m2，抗震性要能達到抗7級以下地震，為了防火，對基站的面板和芯材進行設計的時候要選擇具有自熄、阻燃特性，并且離開火焰30秒之內可以自熄的材料。為了便于建設，基站結構的運輸方式要靈活，可以采用整裝和分裝的方式，操作要簡單易完成，能夠在各種場所中安放。

2.2 基站天線的作用和系統要求

在一體化結構基站的設計過程中，基站天線是一個十分重要的部分，天線主要是用于基站和服務區域內的各種移動站之間的通信，建立一個完整的通信通道，因為在移動用戶和固定電話用戶之間進行通信的時候，單純地依靠移動站是無法完成整個通信過程的，必須要有基站收發信機、基站控制器、移動交換中心等加以配合才可以完成整個通信過程。在移動站和基站之間進行通信也必須要借助基站天線，由此可見，天線在基站建設過程中具有十分重要的地位，是移動通信系統中的一個關鍵部件。由于基站體現工作環境比較復雜，因此在對天線進行設計誒的時候必須要滿足相應的指標和要求，如圖1所示。

在現代移動通信系統設計過程中，天線的要求很高，這也對天線設計人員提出了十分嚴峻的挑戰，基站天線要朝著小型化、高效傳輸、穩定性強等多方面發展，因此要研制一些小型化、重量低、低剖面且易于安裝的天線，而且基站天線要能滿足電性能指標，尤其是帶寬指標。同時，基站的天線還應該要具有一定的系統功能，例如具有分集接收能力，能夠降低多路徑時出現的衰落情況。

3 基站天線設計中幾個關鍵問題

在基站天線結構進行設計的時候，必須要根據基站的規模、基站的信道通信數量進行設計，通常來講，對于一個常規實用型基站而言，其天線由線陣或面陣天線與反射板組成，采用均勻激勵方式進行布設。在基站天線設計過程中需要注意以下幾個方面的問題。

3.1 基站天線單元的研制

基站天線研制是基站天線布設的基礎，只有設計出滿足要求的天線，才能提高基站的工作效率。為了滿足現代基站的多頻帶、多極化要求，在天線設計過程中，為了減少天線之間的干擾，一般會盡可能減少天線的數量，在這種背景下，寬帶雙頻印刷偶極子被選作基站天線的單元，常見的有寬帶結構單元和雙頻結構單元兩種基本結構，如圖2—3所示。

3.2 反射板的設計

在對基站天線進行設計的時候，水平方向上的輻射方向圖要根據基站覆蓋的區域以及服務區的形狀來確定，一般基站都采用扇區配置，所以在水平方向上設計的時候，具有65°，90°和105°的3 dB波瓣寬度。反射板通常采用角形反射器或矩形平板結構，可以實現扇形波束。

3.3 基站天線的快速精確分析

基站的天線是與常見的其他線路不同，天線反射板的尺寸有限，結構也可能比較復雜，因此在設計天線的時候要對整個基站的天線系統進行全面考慮，對所有的天線進行建模，提高基站天線設計的合理性。在天線建模的時候要考慮到各個單元間的相互影響以及單元之間的耦合，天線的反射板尺寸在10個波長左右，所有對天線的賦形波束進行設計的時候具有一定的困難。可以采用矩量法對一些結構比較復雜而且尺寸較大的天線進行精確分析，從而在節約費用的情況下，合理地對基站的天線進行架設，使得基站天線滿足基站通信要求。

另外，由于人們對通信系統的要求，是希望在自己所處的區域范圍內可以實現接收和發送信號的通暢性，因此在天線設計的時候就必須要考慮到天線在基站服務區域內的均勻覆蓋，能夠給區域內的群眾提供均等的、穩定的通信服務。

4 結語

綜上所述，隨著我國通信網絡的建設越來越完善，基站作為通信網絡中的一個重要組成部分，具有十分重要的作用，在基站建設過程中要對基站位置進行合理選擇，并且要對基站的天線進行統一布設，提高天線結構的合理性，確保能覆蓋基站的所有服務區域。

作者簡介：徐圣堅（1982— ），男，廣東珠海，工程師；研究方向：通信工程。