【無線射頻天線】-新型全向吸頂天線技術和標準探討

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----新型全向吸頂天線技術和標準探討一、概述

早在3G試驗網(wǎng)建設初期，討論人員就發(fā)覺：3G信號衰減快、穿透損耗大、繞射力量差，在室內(nèi)分布系統(tǒng)中，2G、3G信號掩蓋不能同步，3G信號掩蓋范圍小、盲點和弱區(qū)多。這些問題是3G信號頻率高所致，通常被認為是不行逾越的技術障礙。要獲得良好的3G室內(nèi)信號，唯有增加天線密度。所以，對3G室內(nèi)分布系統(tǒng)，業(yè)界普遍認同"小功率、多天線'的設計原則。然而，這一原則雖然解決了3G信號掩蓋問題，卻帶來了建設成倍增加和大規(guī)模的2G室內(nèi)分布系統(tǒng)改造，同時，還導致更嚴峻的2G信號泄漏。

通過長期觀看、測試和討論，我們發(fā)覺傳統(tǒng)全向吸頂天線存在一些技術缺陷，如高頻信號向天線正下方聚集，信號分布不勻稱、不穩(wěn)定等。高頻信號聚集效應是導致3G等高頻信號快速衰減和掩蓋半徑小的真正技術緣由。經(jīng)過對寬帶天線的技術討論、反復試驗和不斷改進，我們研發(fā)出了寬帶、高效、節(jié)能和環(huán)保的新型全向吸頂天線。

新型全向吸頂天線拓寬了工作頻帶，降低了高頻信號電磁輻射，單天線掩蓋面積擴大一倍以上，改善了信號掩蓋勻稱度，克服了技術障礙，彌補了缺陷，提高掩蓋效率，大大簡化了3G室內(nèi)分布系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變了3G室分建設基本原則，實現(xiàn)了全頻段、多網(wǎng)絡同步掩蓋，避開了重復建設，提高了室分資源的利用率，有效提升了整個室內(nèi)分布系統(tǒng)整體效率和室內(nèi)網(wǎng)絡質(zhì)量，節(jié)省了大量的網(wǎng)絡建設和運營成本，降本增效、節(jié)能降耗、低碳環(huán)保，社會效益和經(jīng)濟效益顯著。

本文介紹新型全向吸頂天線主要技術特性，探討其技術標準。

二、新型全向天線吸頂天線主要技術特性

新型全向吸頂天線檢測技術指標見表1。在掩蓋半徑邊緣對應的85輻射角，天線高頻段增益比低頻段增益高1dB～2dB，對比傳統(tǒng)全向吸頂天線，平均增益提高了4.22dB，有效擴大了高頻信號掩蓋范圍，加上3G系統(tǒng)CDMA技術優(yōu)勢，使2G、3G信號掩蓋范圍基本全都，轉(zhuǎn)變了"小功率、多天線'的3G室分設計原則。

高頻信號輻射最強對應天線下方30輻射角，天線高頻段平均增益為-5.5dB，對比傳統(tǒng)全向吸頂天線，平均增益降低了10dB，有效降低了電磁輻射，提高了最小耦合損耗，因此，降低了輻射，提高了天線口饋入信號功率的允許值。

通過適當設計天線掩蓋半徑，調(diào)成天線口饋入功率，可以使高、低頻段不同邊緣場強要求的通信系統(tǒng)同步掩蓋，解決了2G、3G網(wǎng)絡掩蓋不同步的技術難題，突破室內(nèi)分布系統(tǒng)多系統(tǒng)共享的技術障礙。

另外，新型全向吸頂天線結(jié)構(gòu)簡潔，完全軸對稱，85輻射角不圓度可掌握在1dB以內(nèi)，信號分布更勻稱，而且工作帶寬更寬。新型全向吸頂天線主要技術創(chuàng)新點有：

（1）突破思維定式，首先發(fā)覺并證明了傳統(tǒng)天線存在的技術缺陷，找到了3G信號快速衰減的真正技術緣由。

（2）提出了輻射角增益和輻射角不圓度技術指標，并定義30和85輻射角作為衡量全向天線下方和掩蓋邊緣技術性能的典型角度，更加精確?????地反映了全向天線信號掩蓋勻稱性和穩(wěn)定性，完善了全向天線指標體系，豐富了天線

技術理論。

（3）在設計思路上，突破了傳統(tǒng)全向吸頂天線單純追求高增益的設計理念，將天線實際應用中信號分布勻稱、穩(wěn)定性和全頻段信號掩蓋邊緣場強的全都性作為全向天線設計的重點。

（4）在寬帶天線技術上，將半波振子和雙錐天線奇妙結(jié)合起來，低頻段為半波振子、高頻段為雙錐天線，避開了偶極天線高、低頻率垂直方向圖差異過大問題，并將高頻信號最大增益輻射角調(diào)整到70左右，加強了目標掩蓋半徑邊緣的信號，解決了高頻信號聚集問題，擴大了掩蓋范圍，提高了掩蓋效率，同時，有效緩解了天線近處電磁輻射。

（5）提出了更高的互調(diào)指標要求，三階互調(diào)小于-140dBc，有效降低了多系統(tǒng)合路時系統(tǒng)間的互調(diào)干擾。

（6）設計精準，取消了阻抗匹配片（線）和振子防雷接地，結(jié)構(gòu)簡潔、對稱，無需阻抗調(diào)測，生產(chǎn)裝配簡單，便于規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品全都性、穩(wěn)定性好，不圓度指標低。

（7）制定了明確的技術性能指標、制造材質(zhì)和組件質(zhì)量要求，質(zhì)量可控，成本清楚。

（8）擴展了工作帶寬（800MHz-3000MHz），比傳統(tǒng)天線高端擴展了500MHz，利于WLAN接入和網(wǎng)絡向LTE演進，避開再次改造。

三、室內(nèi)全向吸頂天線技術標準探討

GB/T9410-2023《移動通信天線通用技術規(guī)范》和GB/T21195-2023《移動通信室內(nèi)信號分布系統(tǒng)天線技術條件》對我國室內(nèi)全向吸頂天線提出了技術要求，但現(xiàn)行標準存在以下不足：

（1）GB/T9410-2023中5.1條表1中提出了室內(nèi)全向吸頂天線電性能要求，但只規(guī)定了增益，沒有明確最大增益的方向，不圓度指標高、低頻段采納不同的輻射角，不能真實反映室內(nèi)分布系統(tǒng)對全向吸頂天線信號掩蓋性能。實

際上，提高掩蓋邊緣對應的高輻射角增益和圓度才是有益的，而低輻射角增益高卻是增加輻射，是無益的。

（2）GB/T9410-2023中4.1.3條提到了天線材料要求，但實際上沒有相關技術規(guī)范對天線組件材質(zhì)和性能提出明確要求，導致移動通信天線質(zhì)量參差不齊和惡性價格競爭，不利于行業(yè)健康進展。

（3）GB/T9410-2023中4.1.4條提出"天線設計應有利于防雷'，GB/T21195-2023中5.1.5條提出"防雷要求：直接接地'，與YD/T1059-2023《移動通信系統(tǒng)基站天線技術條件》中5.1條全都，室內(nèi)天線和室外天線防雷要求完全等同，明顯，現(xiàn)行標準沒有考慮室內(nèi)、室外的差異。事實上，室外天線一般安裝在建筑和桿塔的頂部，天線尺度大，遭雷直擊概率大，因此，天線振子直接接地要求是合理的。但對室內(nèi)天線，天線振子體積小，且安裝于建筑物內(nèi)部，一般建筑都有防雷措施，室內(nèi)被雷擊的可能性微小，因此，振子接地要求意義不大。

為了更精確?????描述室內(nèi)全向吸頂天線實際掩蓋性能，新型全向吸頂天線引入了輻射角增益和輻射角不圓度指標，并依據(jù)室內(nèi)實際場景信號掩蓋分布狀況，定義85和30輻射角作為天線高、低輻射角的典型角度，85輻射角代表天線掩蓋半徑邊緣，30輻射角代表天線下方最強輻射對應角度。天線85輻射角增益越高意味著掩蓋半徑邊緣信號越強，單天線掩蓋范圍更廣，85輻射角不圓度越低意味著掩蓋半徑邊緣信號越穩(wěn)定；天線30輻射角增益越低意味著

天線下方電磁輻射越小，室內(nèi)信號分布越勻稱。

為了更準確反映室內(nèi)全向吸頂天線在室內(nèi)分布系統(tǒng)中實際掩蓋性能，統(tǒng)一產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求，在GB/T21195-2023技術規(guī)范的基礎上，我們制定了新型全向吸頂天線主要技術指標，見表2。對比天線整體技術性能，新型全向吸頂天線技術指標中明確了不同掩蓋角增益和掩蓋邊緣不圓度，并把高、低頻段增益和不圓度掌握指標統(tǒng)一到85輻射角，更簡單體現(xiàn)信號分布的勻稱性和穩(wěn)定性。對天線組件材質(zhì)及性能，新型全向吸頂天線也作了明確規(guī)定，利于產(chǎn)品的規(guī)范生產(chǎn)和統(tǒng)一質(zhì)量掌握標準。

表2新型全向吸頂天線主要技術指標（中國聯(lián)通暫行標準）

四結(jié)束語

新型全向吸頂天線轉(zhuǎn)變了高頻段技術性能，突破了2G、3G網(wǎng)絡掩蓋不同步的技術障礙，解決了室