直放站天线的分类与应用

1

移动通信直放站是为消除移动通信网的局部范围信号盲区或弱信号区而设计的通信设备。它与基站相比有结构简单、价格低廉、安装方便等优点，通过架设直放站不但能改善覆盖效果，同时能大大减少投资成本。直放站被广泛应用于商场、停车场、机场、地铁、高速公路、体育馆等基站信号所无法到达的信号盲区，同时对于消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区或边远郊区个别村镇的弱信号区也具有相当好的覆盖效果。由于移动通信直放站种类繁多，业务范围很广，频带宽度很宽，有些运营商为了节约成本，甚至采用一些价格低廉、质量低劣、严重超标的直放站设备进行网络覆盖，不但给其它移动通信网络造成干扰，而且自身网络也受到影响。所以，直放站干扰成为移动通信网络日常最常见的干扰之一。由于天线是通信系统重要组成部分，它的大小、形状直接出现在我们眼前，所以，了解和掌握直放站天线的种类和应用场合，对我们进行台站管理和移动通信网络干扰查处有很大的帮助。

直放站的基本工作原理 直放站的基本功能是一个射频信号功率增强器，简要原理如图１所示。　

其中前向放大器放大基站至移动台的下行信号，反向放大器放大移动台至基站的上行信号。由于上下行信号频率有一个间隔，双工器和前端滤波器方便地将两路信号分开。朝向基站的天线称为施主天线或源天线，作用是沟通基站和直放站间的链路，故一般采用方向性很强的定向天线。直放站的服务天线（重发天线）或称工作天线，其作用与基站天线相同。根据基站和直放站

直放站天线的

广西贺州市无线电监测站 叶西

图１　移动通信直放站原理

施主天线

重发天线

双工器

功放

滤波器

选频器

滤波器

选频器

功放

低噪

低噪

下行

上行

双工器

与中国无线电2005/9

35

2

间的链路关系，直放站可分为微波耦合型、光纤耦合型和射频耦合型；根据直放站的应用场合，又可分为室内型和室外型。室内型直放站输出功率很小，主要用于地下停车场、商场、娱乐场所和大型会议室等。图２是利用施主天线和服务天线构成的移动通信直放站组网示意图。

直放站天线的分类 （１）　按场形分类，可分为全向天线和定向天线。根据移动通信直放站发射天线工程覆盖区域的形状不同，选择相应的天线波束图形（又称场形），有以下几种常见类型：ａ．全向天线；ｂ．双向天线；ｃ．板状定向天线；ｄ．角度天线；ｅ．扇形波束天线；ｆ．半向天线。

常见的直放站天线波束水平面波瓣宽度有：３６０°、２７０°、１８０°、１２０°、９０°、６０°、１５°和５°等，部分水平方向图如图３所示。

（２）　按天线单元层数分类。按天线单元层数分类，实际是按天线增益或按天线垂直波瓣宽度分类。在直放站天线中，除采用阵列式外，还有许多是口径辐射型天线，因此按天线或按天线增益或垂直波瓣宽度分类更确切些。常见的直放站天线增益大约在２～２２　ｄＢｉ范围，垂直波瓣宽度在５°～３０°和５０°～８０°等，常见的天线波束垂直方向见图４。

（３）　按工作频段、带宽及业务性质分类。根据移动通信直放站天线工作频带以及系统网络业务性质的不同，选择相应频带带

宽的天线，可有以下几种：

ａ．４００　ＭＨｚ和４５０　ＭＨｚ频段无线接入信号直放站天线； ｂ．８００　ＭＨｚ频段ＣＤＭＡ直放站天线；

ｃ．９００　ＭＨｚ／１８００　ＭＨｚ频段ＧＳＭ直放站天线； ｄ．１８００　ＭＨｚ频段ＳＣＤＭＡ直放站天线； ｅ．１９００　ＭＨｚ频段ＰＨＳ直放站天线；

ｆ．２．４　ＧＨｚ／３．５　ＧＨｚ／５．８　ＧＨｚ频段无线接入信号直放站天线。

图

２　移动通信直放站组网示意

图３　常见的直放站天线波束水平面波瓣宽度

３６０° 双向角度 １８０°半向

９０° １５°

图４

常见的天线波束垂直方向

图

５　常见的直放站天线

36

中国无线电2005/9

3

（４）　按形状结构分类，可分为常规天线和特殊天线： ａ．玻璃钢全向天线；ｂ．板状天线；ｃ．角形天线；ｄ．抛物面天线；ｅ．八木定向天线；ｆ．壁挂天线；ｇ．吸顶天线；ｈ．隐形美化天线。常见的直放站天线外形见图５：

（５）按工作原理，可分为施主天线（或源天线）和服务天线（或工作天线）。

（６）按天线极化方式分类，有垂直极化天线、水平极化天线、双极化天线（目前大部分采用的是±４５°极化方式）。

直放站天线的选择应用 根据直放站不同的应用场合，并结合直放站天线的外形体积，以及各种参数和指标，选择相应的直放站天线，以满足网络的功能和要求。

（１）　边远郊区及重点村镇居民区，人口分布较少的开阔地域：在有光纤资源的上述区域，通常采用光纤直放站，此类型直放站不需要施主天线；对于无光纤资源但又能收到基站信号的区域，只能采用无线直放站，但其施主天线必须具有很强的方向性。施主天线主要采用扇形波束天线、抛物面天线或八木定向天线等，服务天线主要采用高增益全向天线，或采用３个高增益板状定向天线组成全向覆盖。这样就可以很好地解决农村和开阔地区的覆盖问题，同时还可以解决因上下行链路不平衡引起的通话困难问题。

（２）　公路、铁路和江河航道等交通干道：此类区域施主天线主要采用扇形波束天线、抛物面天线或八木定向天线等，而服务天线则采用２个高增益的板状定向天线组成双向天线，对交通干道沿线进行覆盖。

（３）　市区里街道、小区、公园、运动场、车站等室外信号盲区：市区内蜂窝小区基站数量众多，不宜使用直放站。当使用直放站时，直放站的上行噪声引入施主基站，降低了施主基站接收机的接收灵敏度，使上述基站工作环境恶劣。所以，用于接收基站信号的施主天线应选用方向性更强的施主天线（如高增益大口径抛物面天线），要求水平波束角小、方向性好、增益高、前后比大。服务天线用于覆盖盲区，通常采用定向天线（如定向角度天线、定向板状天线），并采用合适的增益，天线波束在水平面和垂直面上应具有较好的方向图，具有前后比大、较强的上波瓣抑制、较好的零填充特性、天线下倾角机械可调等特点，另外还要求互调、驻波比等参数指标良好，馈电网络性能良好，同时要求服务天线和施主天线之间有较好的隔

离度。随着新技术的发展，直放站还采用了±４５°双极化天线，以增大极化分集增益，提高覆盖效果，同时还增强了抗干扰能力。

（４）　高大建筑物办公场所、大型宾馆、会议室、会展中心、剧院等室内盲区：在室外站存在富余容量的情况下，通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号，将室外信号引入室内的覆盖盲区，利用直放站放大信号，通过服务天线在室内进行覆盖。通常采用低增益、体积小、重量轻、外形美观隐蔽的壁挂天线、吸顶天线或悬挂板状天线等。

（５）　满足城市规划或室内装饰需求：现在城市小区建筑密度高，外观都很漂亮美观，安装在建筑物各个角落的直放站天线既要保证覆盖和话务吸收，提高天线的性能指标，同时要求天线和环境协调。由特殊材料制成的“隐形天线”、“美化天线”和“伪装天线”，如隐形板状天线、壁挂式美化天线、吸盘装饰天线、空调伪装天线等可满足这一需求。

中国无线电2005/9

37