【资料名称】：基站天线的下倾角设置建议(1).doc

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基站天线的下倾角设置建议
一、下倾角概述
基站天线作为移动通信网络的终端，承载了电磁波发射与接收的双工功能，即移动通信信号传递的载体，其应用效果的好坏直接决定了移动通信网络的优劣。 基站天线的应用效果的好坏，一般受限于基站电磁环境、天线挂高、天线方位角及天线下倾角四大重要因素，只有四大因素相辅相成，方能实现基站天线的最佳应用效果，本文结合基站的各种电磁环境、天线挂高对基站天线下倾角的设置进行简单的分析介绍。
合理设置天线下倾角不但可以降低同频干扰的影响，有效控制基站的覆盖范围和整网的软切换比例（对CDMA网络而言），而且可以加强本基站覆盖区内的信号强度。通常天线下倾角的设定有两个侧重方向，即侧重于干扰抑制和侧重于加强覆盖。这两个侧重方向分别对应不同的下倾角算法。一般而言，对基站分布密集的地区应侧重于考虑干扰抑制，而基站分布较稀疏的地区则侧重于考虑加强覆盖。
1.1．考虑干扰抑制时的下倾角
在基站天线半功率角范围内，天线增益下降缓慢，超过半功率角后，天线增益（尤其是上波瓣）衰减很快。因此从控制干扰的角度考虑，可认为半功率角的延长线到地面的交点（B点）为该基站的实际覆盖边缘。在基站周围环境理想情况下，下倾角可按以下公式计算。
α＝actan（H/R）+β/2公式一
图1、 基站天线控制干扰时的下倾角应用图
其中α为天线的下倾角，H为天线有效高度，β为天线的垂直半功率角。R为该小区最远的覆盖距离，即覆盖长径R。
1.2.考虑加强覆盖时的下倾角
在基站分布较稀疏的地区，天线下倾角设定无需考虑垂直半功率角等因素的影响。为保证覆盖区边缘有足够强的信号，可认为天线主瓣方向延长线到地面的交点（B点）为该基站的实际覆盖边缘。在基站周围环境理想情况下，下倾角可按以下公式计算。
α＝actan（H/R）公式二
公式二含义如下图所示。

图二、基站天线控制信号强度时的下倾角应用图
二、下倾角设置的应用分析
2.1.下倾角分类
目前天线行业内天线的下倾角实现方式有三种：机械下倾角、预置电下倾角以及电调下倾角；需要下倾角=机械下倾角+预置电下倾角+电调下倾角。
1)机械下倾角：通过调整安装支架，改变天线物理位置，从而实现下倾角连续调节的调节方式。
2)预置电下倾角：通过天线赋形技术，调整天线馈电网络，改变天线阵列中各振子的相位，从而在天线物理位置不变的前提下，实现某个电下倾角的调节方式。
3)电调下倾角：通过天线关键器件移相器，连续调整天线馈电网络，连续改变天线阵列中各振子的相位，从而在天线物理位置不变的前提下，实现天线电下倾角的连续调节的调节方式。
2.2. 机械倾角和电下倾角的对比

65°15dBi天线不同机械倾角的方向图仿真图

65°15dBi天线不同电下倾角的方向图仿真图
从仿真图分析，同等类型的电子式下倾天线与机械式下倾天线相比，波形畸变较小，易于控制覆盖范围；干扰规避能力较强，在某种程度上可以改善载干比；RMS延迟范围较小，抗多径效应能力较强。下表分别列比了某种内置6度、9度电子倾角天线和一般类型天线在不同机械倾角时波形畸变的情况。
基站天线波形畸变情况对照表
65°15dBi 天线不同机械倾角时水平波束宽度和前后比实测数据
序号电下倾角机械倾角总倾角水平波束宽度前后比（dB）
10°0°0°64.8°34
20°2°2°68.1°27.4
30°4°4°71.8°24.3
40°6°6°78.8°26.3
50°8°8°85.3°24
60°10°10°103.7°19.8
70°12°12°121.4°19.5
80°14°14°133.3°18
90°15°15°149.6°17.8
100°16°16°152°17.6
65°15dBi6°电子倾角天线不同机械倾角时水平波束宽度和前后比实测数据
序号电下倾角机械倾角总倾角水平波束宽度前后比（dB）
16°10°16°64.2°23
26°8°14°68°26.1
36°6°12°69°31.3
46°4°10°69.4°33.5
56°2°8°66.7°30.6
66°0°6°64.9°37.2
76°-6°0°65.6°29.6
86°-4°2°64.2°29.8
96°-2°4°61.6°33.2
65°15dBi9°电子倾角天线不同机械倾角时水平波束宽度和前后比实测数据
序号电下倾角机械倾角总倾角水平波束宽度前后比（dB）
19°-9°0°64.9°36.8
29°-8°1°68.5°33.7
39°-6°3°62.7°35.1
49°-4°5°62.2°34.0
59°-2°7°63.5°30.4
69°0°9°64.0°32.5
79°2°11°69.6°31.0
89°4°13°67.7°30.4
99°6°15°65.2°26.5
综合以上考虑，宜优先选用电调倾角天线。在工程中，采用预置电下倾角、电调倾角和机械倾角三者结合的方式使天线达到需要的下倾角度。
天线需要的下倾角度=机械下倾角+预置电下倾角+电下倾角。
例如：对某些特殊基站，由于业主协调难度较高，最后被迫选择超高基站进行建站，为避免塔下黑的现象，需要采用超大下倾角24°，则此时下倾角的最佳组合方式为
24°=机械下倾角4°+预置电下倾角6°+电下倾角14°。.
三、实际应用环境中天线下倾角设置参考值
由于基站周围环境十分复杂，天线下倾角设定还必须充分考虑附近山体、水面和高大玻璃幕墙等强反射物质的反射和阻挡。因此实际应用中的基站下倾角可利用上述理论计算方法，并结合实际的应用环境最终确定。
在此仅将基站电磁环境分为密集城区、一般城区、郊区、农村四大主流电磁环境，并结合上述理论计算，得出不同基站高度及不同覆盖距离时的天线下倾角设置参考表如下：

密集城区
站距（米）天线有效挂高（米）水平半功
率角（度）垂直半功
率角（度）下倾角
（公式一）下倾角
（公式二）建议机械下倾
角（度）建议电下倾
角（度）建议下倾
角（度）
40030651315.08.58715.0
50030651313.36.86713.3
一般城区
站距（米）天线有效挂高（米）水平半功
率角（度）垂直半功
率角（度）下倾角
（公式一）下倾角
（公式二）建议机械下倾
角（度）建议电下倾
角（度）建议下倾
角（度）
60035651311.55.06611.5
70035651310.84.36510.8
80035651310.33.85510.3
9003565139.83.9559.8
10003565139.53.0559.5
郊区
站距（米）天线有效挂高（米）水平半功
率角（度）垂直半功
率角（度）下倾角
（公式一）下倾角
（公式二）建议预置电下倾
角（度）建议机械下倾
角（度）建议下倾
角（度）
15004065138.82.3358.8
20004065138.21.7358.2
25004065137.91.4357.9
30004065137.61.1357.6
农村
站距（米）天线有效挂高（米）水平半功
率角（度）垂直半功
率角（度）下倾角
（公式一）下倾角
（公式二）建议预置电下倾
角（度）建议机械下倾
角（度）建议下倾
角（度）
4000559075.11.6314.0
5000559074.81.3313.5
40005565137.71.2325.0
50005565137.40.9314.0
标注:此表格中的数据仅供参考，若纳入实际应用，需统筹考虑基站的实际电磁环境。
四、总结
综上所述，基站天线的应用效果决定了移动通信网络的通信质量，而要想保证基站天线的应用效果，就必须统筹考虑基站天线的电磁环境、天线挂高、天线方位角及天线下倾角四大因素。
本文结合天线的电磁环境及天线挂高，分析了基站天线下倾角的选择，对移动通信网络建设中的下倾角设置有着重要的参考意义。但是如果在最终的现网下倾角应用中只是简单的公式套用，则很难达到最佳的应用效果。因此对基站天线的下倾角设置，应统筹考虑实际的基站应用环境，并结合本文所展列的下倾角参考值，最终得出符合现网的下倾角设置值，从而保证移动通信网络的通信质量。

[ 本帖最后由 蓝佐 于 2012-6-26 13:55 编辑 ]