不同系統天線隔離度研究

摘要：論述了影響天線的主要性能參數，介紹了國內主要的集中通信系統之間的天線干擾和彼此之間隔離度，基于該隔離度，通過工程設計設置了不同系統的天線之間的隔離方法。

關鍵詞：基站天線；隔離度；距離

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）06-0048-02

1 引言

移動通信系統中，基站天線是通信的核心部件，其用于發射或接收電磁波。在規劃基站天線時，至少要考慮下傾角、方向角、天線間的距離、天線分集距離以及天線掛高等參數。天線之間是通過電磁耦合進行通信，然而，當天線距離太近時就會出現不期望的信號干擾，因此，天線之間的隔離度是實現電磁耦合所必須的重要參數。

2 系統間干擾分析

2.1 雜散干擾

對于發射機中的功放器、濾波器、混頻器等，常常會在期望的工作帶寬以外產生不期望的輻射信號分量，例如：包括諧波分量、熱噪聲、寄生輻射、發射機互調、頻率轉換產物等，這些都屬于雜散干擾。

2.2 互調干擾

互調干擾包括發射分量與干擾源形成的互調干擾、多個干擾源形成的互調干擾以及交叉調制干擾3種。

多干擾源形成的互調干擾是基于被干擾系統接收機的非線性，兩個或更多個干擾信號分量的強度比較高時所產生的互調產物。

發射分量與干擾源形成的互調干擾是基于雙工器濾波特性不理想，所引起的被干擾系統發射分量泄漏到接收端，與干擾源在非線性器件上形成互調。

交叉調制是基于接收機非線性引起的，被干擾系統的發射信號與靠近接收頻段的窄帶干擾信號相混合，就會產生交叉調制。

2.3 阻塞干擾

阻塞干擾指：有用信號信號加入接收機的同時也有強干擾信號也同時加入，強干擾會影響接收機的非線性器件飽和性，從而使得非線性失真。如果只有有用信號，在信號過強時，也容易產生振幅壓縮，嚴重時就會阻塞。

產生阻塞的主要原因：器件的非線性，尤其是引起交調、互調的多階產物，此外，接收機的受限動態范圍也有可能導致阻塞干擾。

互調干擾出現的原因在于：當器件工作在多個頻率時，這多個頻率相互調制會產生新頻率，如果新頻率落在工作頻段內，就會產生干擾，然而，這種干擾可以通過頻率規劃進行避免。因此，在此不考慮互調干擾的影響，僅考慮雜散干擾和阻塞干擾對共址時的干擾。

3 各系統間的隔離度分析

為了避免不同系統間的干擾，并減小其對通信質量的影響，都會要求不同基站天線間的耦合損耗大于一個最小門限，該耦合損耗就是隔離度。

3.1 系統間隔離要求

根據各系統的干擾指標，分別計算不同系統的雜散干擾隔離度要求和阻塞干擾隔離度要求，得到如下的隔離度結果。

（1）GSM（GSM900、DCS1800）系統對其它系統的干擾隔離度要求。

根據GSM900、GSM1800基站對其他系統的阻塞干擾隔離度要求、雜散干擾隔離度要求，計算不同系統之間的隔離度。

GSM900分別于GSM1800、CDMA800、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE的隔離度為39dB、34dB、34dB、32dB、34dB；

GSM1800分別于GSM900、CDMA800、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE的隔離度為39dB、34dB、34dB、32dB、34dB。

（2）CDMA系統對其它系統的干擾隔離度要求。

根據CDMA基站對其他系統的阻塞干擾隔離度要求、雜散干擾隔離度要求，得到如下的隔離度結果：

CDMA800分別于GSM900、GSM1800、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE的隔離度為63dB、83dB、83dB、83dB、82dB。

（3）WCDMA系統對其它系統的干擾隔離度要求。

根據WCDMA基站對其他系統的阻塞干擾隔離度要求、雜散干擾隔離度要求，得到如下的隔離度結果；

WCDMA分別于GSM900、GSM1800、CDMA800、TD-SCDMA、TD-LTE的隔離度為35dB、44dB、32dB、33dB、33dB。

（4）TD-SCDMA系統對其它系統的干擾隔離度要求。

根據TD-SCDMA基站對其他系統的阻塞干擾隔離度要求、雜散干擾隔離度要求，得到如下的隔離度結果。

TD-SCDMA分別于GSM900、GSM1800、CDMA800、WCDMA、TD-LTE的隔離度為35dB、44dB、31dB、33dB、34dB。

（5）TD-LTE系統對其它系統的干擾隔離度要求。

根據TD-LTED頻段基站對其他系統的阻塞干擾隔離度要求、雜散干擾隔離度要求，得到如下的隔離度結果。

TD-LTE分別于GSM900、GSM1800、CDMA800、WCDMA、TD-SCDMA的隔離度為35dB、44dB、66dB、33dB、33dB。

（6）系統間隔離要求。

根據以上計算，各通信系統間隔離要求總結如下：（單位：dB）

3.2 系統間天線安裝隔離要求

根據以上各系統間隔離要求，假設兩系統天線均為Allgon 722702同向覆蓋，則各通信系統隔離要考慮不同系統之間的距離。

其中理論分析中，CDMA與DCS1800、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE的隔離距離達到82dB，需要水平隔離225.5米或垂直隔離7.3米，GSM900與CDMA之間的水平隔離22.56米或垂直隔離2.31米，其他各系統之間的隔離度均可通過小距離間距即可實現隔離效果。而高距離的隔離要求在工程上是很難實現的。實際測量各廠商的CDMA基站設備，指標一般都遠好于協議規定的最低要求。工程上一般采取CDMA天線與其它系統天線垂直隔離2～3米，對應的隔離度約60～70dB。

4 天線安裝要求

天線在安裝時，需要依據如下的原則進行設置，用于得到理想的覆蓋，同時減少天線之間的干擾：

（1）天線周圍的凈空要足夠寬，一般設置為50～100m，天線底部要高出周圍環境一定距離，一般要高出5m以上。

（2）如果天線安裝在墻面，天線與墻面的夾角要大于75°。

（3）空間分集天線的間隔距離主要考慮接收天線分集距離、天線隔離度兩個方面的影響。

（4）基站天線安裝時應避免天線主瓣被山體或高大建筑遮擋。

5 天線隔離措施

一般采用以下方法實現系統間隔離度：

（1）不同系統的天線之間增加隔離物，提高不同天線之間的隔離度；

（2）不同系統的天線之間保持足夠的距離，實現空間上的相互隔離；

（3）若存雜散干擾，則在產生干擾的系統方增加可以減少雜散損耗濾波器，改善隔離度性能；

（4）若存在阻塞干擾，則在被干擾的系統方增加可以提高隔離度性能的濾波器。

在空間條件可以滿足的前提下，一般都會優先考慮提高天線之間的距離進行改善。而在工程實施時，一般采用垂直空間隔離、水平空間隔離或兩種混合的方式在不同的平臺、不同的位置、鐵塔等進行隔離。

6 結語

在商業密集區，無線環境性對復雜，城市建設中的通信環境也常常會變化，也導致會經常調整基站天線。為了得到需求的天線性能，對已有基站設備和基站天線進行調整，僅僅通過調整天線之間的距離以增加隔離度是不夠的，還需要提高天線本身的隔離效果，不僅用于提高無線網絡的防干擾，還可以節約成本。

參考文獻

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Abstract：The main performance parameters affecting the antenna are discussed， and the antenna interference and isolation between the main centralized communication systems in China are introduced. Based on this isolation degree， the isolation methods between the antennas of different systems are set through engineering design.

Key words：base station antenna；isolation；distance