隨環(huán)境而變化的特殊天線用途詳述

　　直放站天線

　　移動通信直放站是為消除移動通信網(wǎng)的局部范圍信號盲區(qū)或弱信號區(qū)而設(shè)計的通信設(shè)備。 直放站通常分為兩種：即射頻直放站和光纖直放站。它與基站相比有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、安裝方便等優(yōu)點，通過架設(shè)直放站不但能改善覆蓋效果，同時能大大減少投資成本。直放站被廣泛應(yīng)用于商場、停車場、機(jī)場、地鐵、高速公路、體育館等基站信號所無法到達(dá)的信號盲區(qū)，同時對于消除城市因受高樓大廈影響而產(chǎn)生的室外局部信號陰影區(qū)或邊遠(yuǎn)郊區(qū)個別村鎮(zhèn)的弱信號區(qū)也具有相當(dāng)好的覆蓋效果。直放站本身不產(chǎn)生容量，它只是擴(kuò)展或延伸了施主基站的覆蓋。直放站也存在一些問題，例如：直放站干擾成為移動通信網(wǎng)絡(luò)日常最常見的干擾之一，如果處理不當(dāng)，會給網(wǎng)絡(luò)性能帶來負(fù)面影響。

　　直放站前向放大器放大基站至移動臺的下行信號，反向放大器放大移動臺至基站的上行信號，增益一般在40～80dB，噪聲系數(shù)為8～10dB。由于上下行信號頻率有一個間隔，雙工器和前端濾波器方便地將兩路信號分開。朝向基站的天線稱為施主天線或源天線，作用是溝通基站和直放站間的鏈路，故一般采用方向性很強(qiáng)的定向天線，增益一般大于20dBi。直放站的服務(wù)天線（重發(fā)天線）或稱工作天線，其作用與基站天線相同。射頻直放站的天線隔離即施主天線和覆蓋天線之間的間隔，最小應(yīng)高于放大器增益10～15dB，否則系統(tǒng)可能會發(fā)生自激。如果射頻直放站的下行放大器增益為70dB，則所需的間隔至少應(yīng)為85dB。

　　室內(nèi)覆蓋天線

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市中高樓密度不斷增大，地下設(shè)施也日益增多，導(dǎo)致移動通信的信號傳播受到嚴(yán)重影響，從而形成移動通信的許多盲區(qū)和死區(qū)。移動終端在室內(nèi)的使用量已超過60%，用戶對移動通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求也越來越高，因此室內(nèi)需要良好的移動信號覆蓋。如果通過室外宏蜂窩覆蓋室內(nèi)，在密集城區(qū)要達(dá)到深度覆蓋的要求，需要預(yù)留出足夠的穿透損耗余量，這樣的話必然使小區(qū)的覆蓋半徑減小，會導(dǎo)致室外站點數(shù)目的增加。另外，室外宏蜂窩過于密集，會出現(xiàn)大量的越區(qū)覆蓋，影響室外的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。因此，需要特殊的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)來解決室內(nèi)覆蓋問題。對于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，天線是系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。

　　室內(nèi)分布天線系統(tǒng)是通過光纖、電纜等傳輸媒體將基站信號傳送至無線電波難以到達(dá)的區(qū)域，再經(jīng)過天線發(fā)射出去。信號源可以是微蜂窩，也可以是宏蜂窩或者用無線耦合的方式從宏蜂窩取得信號。設(shè)計的關(guān)鍵是要考慮室內(nèi)與室外的隔離度，室內(nèi)外系統(tǒng)采用同一頻率時，建筑物的穿透損耗提供了一定的天然隔離度，設(shè)計的目標(biāo)仍然是在滿足室內(nèi)覆蓋與容量要求的情況下盡可能地減少室內(nèi)信號的外泄。

　　室內(nèi)天線用戶可根據(jù)頻段和覆蓋的場所不同所選擇不同的天線類型。室內(nèi)天線要在室內(nèi)這種特殊環(huán)境下工作，因此對天線的基本要求是體積小、重量輕、外形美觀大方。室內(nèi)天線有全向天線（安裝在屋頂）或定向天線（主要安裝在墻壁），天線的尺寸根據(jù)實際情況不同的要求，增益一般在2～7dBi之間，在選擇安裝時應(yīng)盡可能避免與其他電子設(shè)備靠近，以防止干擾，同時應(yīng)盡量將天線安裝于距通話手機(jī)1m以外的位置，避免由于通話用戶距離天線過近導(dǎo)致手機(jī)發(fā)射功率到達(dá)基站過大對基站造成的阻塞，另外應(yīng)將天線放置在較高的，無阻擋物或離墻壁、柱子等阻擋物足夠遠(yuǎn)的區(qū)域，盡可能創(chuàng)造一個視距傳播環(huán)境。

　　隧道覆蓋天線

　　隧道主要分為鐵路隧道、公路隧道、地鐵隧道等多種。不管是那種隧道，都存在長短不一的狀況。短的隧道只有幾百米，而長的隧道有十幾公里。因此對于每段隧道的解決方案可能都會有所區(qū)別，必須根據(jù)實際情況來選定覆蓋解決方案。

　　長度較短的隧道可以采用單根天線進(jìn)行覆蓋。這是一種簡單經(jīng)濟(jì)的方案。在實際工程中，可以根據(jù)隧道口的安裝條件及隧道長度來選擇合適增益的天線對隧道進(jìn)行覆蓋。在安裝條件許可時，可以選擇高增益的天線。另外單根天線不足于覆蓋整個隧道時，可以采用從隧道兩頭各用一個天線同時朝隧道內(nèi)覆蓋的方式。一般來說隧道內(nèi)部覆蓋與隧道外部的覆蓋可以一起考慮，用同一小區(qū)對隧道內(nèi)外同時進(jìn)行覆蓋。

　　對于中等長度的隧道，一種解決方案是根據(jù)隧道的長短不同，在隧道中安裝不同數(shù)量的雙向天線與放大器。

　　對于比較長的隧道，信號在傳輸過程中的損耗也比較大，這時傳輸?shù)桨l(fā)射天線的信號就很微弱了，很難保證覆蓋。對此可以采用光纖直放站遠(yuǎn)端串聯(lián)的方式作為長隧道的覆蓋，其優(yōu)點在于：遠(yuǎn)端每次對信號進(jìn)行一次放大，可以盡可能地減少信號的損耗。

　　泄漏電纜是隧道覆蓋的另一種方案。電磁波在泄漏電纜中縱向傳輸?shù)耐瑫r通過槽孔向外界輻射電磁波，外界的電磁場也可通過槽孔感應(yīng)到泄漏電纜內(nèi)部并傳送到接收端。泄漏電纜的傳輸損耗大，僅適用于覆蓋要求高而均勻的場景。由于線性損耗對饋線首末端的信號強(qiáng)度影響很大，而耦合損耗導(dǎo)致在電纜信號泄漏區(qū)域有良好的覆蓋，但在超過50m的區(qū)域里幾乎沒有覆蓋。

　　海域覆蓋天線

　　我國沿海一些省份有漫長的海岸線，這種特殊場景的覆蓋需要的不是容量，而是低成本的廣域覆蓋。遠(yuǎn)程覆蓋基站是提供這種特殊場景覆蓋的最佳解決方案。遠(yuǎn)程基站的覆蓋效果與地形條件十分相關(guān)，需要海岸有理想的制高點來架設(shè)天線。

　　對于海域覆蓋，要求覆蓋盡可能的遠(yuǎn)，但電磁波的傳播會受到地球曲率的影響。假如用戶一旦進(jìn)入地球凸面的陰影區(qū)的話，就不可能通過提高功率或靈敏度來改善覆蓋。因此，要通過提高天線高度來克服地球曲率的影響。如果地球半徑按照6400km來計算，海岸有高度400m的山頂可以利用的話，在只考慮直射路徑的情況下，覆蓋能達(dá)到72km左右；如果考慮上大氣折射等因素，遠(yuǎn)程基站的海面覆蓋可以達(dá)到100km左右。如果海岸有500m的山頂可以利用，在考慮大氣折射等因素后，遠(yuǎn)程基站的海面覆蓋可以達(dá)到110km左右。

　　另外，為了擴(kuò)大海域覆蓋的范圍，加塔頂放大器也是通?？紤]的方法。增加天線高度必然會帶來饋線加長，損耗加大，這時就需要增加塔放來補(bǔ)償饋線損耗。