天線傾角設計報告材料

1、實用標準文案天線的傾角設計報告姓名：程前班級： 09電子工程1班學號：0905074003一、天線傾角規(guī)劃要點：1、掌握在理論上計算天線傾角與覆蓋距離的關(guān)系。2、在市區(qū)能根據(jù)實際情況合理設置天線的下傾角二、天線傾角設計在設計天線傾角時必須考慮的因素有：天線的高度、 方位角、增益、垂直半功率角，以及期望小區(qū)覆蓋范圍。在天線增益一定的情況下，天線的水平半功率角與垂直半功角成反比，其關(guān)系可以表示為： G =32600/(*其中， Ga為天線增益（為倍數(shù)，還需換算成dB 值），為垂 直半功率角，為水平半功率角。從上式可知，當天線增益較小時，天線的垂直半功率角和水平半功率角通常較大；而當天線增益較高時，

2、天線的垂直半功率角和水平半功率角通常較小。為了更好地控制越區(qū)覆蓋， 在密集基站區(qū)域網(wǎng)絡規(guī)劃時選擇高增益天線比較適宜，但是高增益天線容易造成近處覆蓋不好的情況發(fā)生，嚴重時需要考慮采用零點填充技術(shù)。對于分布在市區(qū)的基站，當天線無傾角或傾角很小時，各小區(qū)的服務范圍取決于天線高度、方位角、增益、發(fā)射功率，以及地形地物等，此時覆蓋半徑可以采用Okumura-Hata或COST231 公式計算；當天線傾角較大時，因上述公式中沒有考慮傾角，無法計算出的覆蓋半徑（如有比較準確的傳播模型和數(shù)字地圖，ASSET可以計算）。此時可以根據(jù)天線垂直半功率角和傾角大小按三角幾何公式直接估算，方法如下：假設所需覆蓋半徑為D

3、(m) ，天線高度為 H(m) ，傾角為 ，垂直半功率角為，則天線主瓣波精彩文檔實用標準文案束與地平面的關(guān)系如圖所示：圖 1 天線主瓣波束與地平面的關(guān)系可以看出，當天線傾角為 0 度時天線波束主瓣即主要能量沿水平方向輻射；當天線下傾 度時，主瓣方向的延長線最終必將與地面一點（A點）相交。由于天線在垂直方向有一定的波束寬度，因此在A 點往 B點方向，仍會有較強的能量輻射到。根據(jù)天線技術(shù)性能，在半功率角內(nèi)， 天線增益下降緩慢；超過半功率角后， 天線增益 （特別是上波瓣）迅速下降，因此在考慮天線傾角大小時可以認為半功率角延長線到地平面交點（B點）內(nèi)為該天線的實際覆蓋范圍。根據(jù)上述分析以及三角幾何原理

4、，可以推導出天線高度、下傾角、覆蓋距離三者之間的關(guān)系為：H/D)+ /2上式可以用來估算傾角調(diào)整后的覆蓋距離。但應用該式時有限制條件：傾角必須大于半功率角之一半；距離D必須小于無下傾時按公式計算出的距離。式中垂直波束寬度可以查具體天線技術(shù)指標或計算得出。對于垂直波束寬度為17 度，基站天線高度40 米的場合，覆蓋距離與天線傾角的關(guān)系如圖 2 所示。當垂直波束寬度為6.5 度，基站天線高度 40 米時，覆蓋距離與天線傾角的關(guān)系如圖 3所示。精彩文檔實用標準文案圖 2 覆蓋距離與傾角關(guān)系（垂直波束寬度17 度，天線高度 40 米）圖2 覆蓋距離與傾角關(guān)系（垂直波束寬度6.5 度，天線高度 40 米

5、）從以上兩圖可以看出，在天線高度和傾角一定時，覆蓋距離與天線的垂直波束寬度間的關(guān)系。 垂直波束寬度越小，覆蓋距離越小。因此為了更好地控制越區(qū)覆蓋，在規(guī)劃階段選擇天線時應該選擇垂直波束寬度小的天線。必須注意的是：調(diào)整傾角后除了可以控制越區(qū)覆蓋外，還可以改善基站附近的室內(nèi)覆蓋，但遠離基站處的覆蓋將變差。三、實際運用精彩文檔實用標準文案為了便于實際運用和考慮相鄰小區(qū)間必要的部分區(qū)域重疊，密集市區(qū)基站到覆蓋目標距離 D可以簡化為小區(qū)設計半徑；天線高度H指基站與覆蓋目標的相對高度，并且本文我們只討論近似平原地區(qū)。天線下傾分為機械下傾和電氣下傾。一般認為，天線機械下傾在 10 度以內(nèi)是比較科學的做法，大于

6、10 度時波瓣容易變形而對其他小區(qū)造成意想不到的干擾。所以，從追求最大合理化目標而言，在密集市區(qū)組網(wǎng)，我們希望采用電調(diào)天線， 由于能夠在現(xiàn)場進行電氣下傾角調(diào)節(jié)的天線較貴，一般可以采用出廠預設6 7 度電氣下傾天線，在網(wǎng)絡擴容和優(yōu)化時結(jié)合機械下傾，實現(xiàn)15 20 度大下傾角設置。 根據(jù)上述討論， 結(jié)合我們最常用的A 天線和常見天線高度 （ 25-50 米），給出在 250 、500 、 800 、 1000 米小區(qū)半徑下的天線傾角建議值。其他情況可以類推?？梢姡谛^(qū)半徑過分小時，天線機械下傾也無法保證能夠很好控制覆蓋范圍，此時只能降低天線高度；如果降低高度存在困難，就需要采取天線電氣下傾與機械

7、下傾相結(jié)合的方式。實際運用中，對于天線高度50 米的基站，小區(qū)半徑最小為 250 米。一般情況下，精彩文檔實用標準文案密集市區(qū)宏蜂窩理想天線高度為25-30 米，而郊區(qū)或指向郊區(qū)天線高度為40-50 米。以上下傾角計算方法主要適合于站距1200 米（即 R=800m ）以內(nèi)的密集基站組網(wǎng)。當基站距離覆蓋目標大于800 米時，大面積覆蓋仍是最重要的關(guān)注點，估算天線下傾角時不必考慮垂直半功率角的影響，此時下傾角一般為1-4 度；特殊情況下如基站本身已經(jīng)建在較高位置，此時下傾角也可能較大。但是，基站周圍環(huán)境是十分復雜的，下傾角還必須考慮附近山體、水面和高大玻璃墻反射， 這種反射容易造成意外的與其他基

8、站同鄰頻干擾甚至自身時間色散效應；也必須考慮樓房天面、前方密集建筑群、山坡等對電波的陰影效應。但是實際組網(wǎng)中有時也會結(jié)合基站周圍地理環(huán)境利用大樓或山體等的阻擋來控制覆蓋范圍，此時需要與下傾角綜合考慮。密集市區(qū)組網(wǎng)還必須考慮當天線主瓣正對街道而帶來的街道效應和意外越區(qū)覆蓋。一般情況下，密集市區(qū)應避免天線主瓣正對較直的街道。當小區(qū)需要覆蓋比天線位置高的區(qū)域時， 可能還會采取定向天線倒裝或者下傾角為負的情況，此時需要注意天線的防水問題。如果基站位置過高而需要覆蓋比基站位置低很多（大于60-70 米或俯角大于 5 度）的谷地，并且只能用全向天線時，需要考慮采用電氣下傾角（3 度、 5 度等）、較寬垂直波瓣（低增益）、零點填充或提高下副波瓣增益等特點的全向天線來改善基站近處覆蓋，避免可能出現(xiàn)的“塔下黑”現(xiàn)象。我們還必須考慮天線后瓣在天線主瓣下傾后的方向情況，因為現(xiàn)