橫置天線在無線局域網(wǎng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 翟英鴻

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及人們工作方式與生活方式移動(dòng)性的增多，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)越來越顯示出其局限性。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，各終端設(shè)備必須要通過網(wǎng)線才能與網(wǎng)絡(luò)建立起連接，這樣就大大地束縛了移動(dòng)辦公的可能，也使筆記本電腦等移動(dòng)終端的優(yōu)勢不能充分得到體現(xiàn)。同樣，對于一些不能鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)的特殊場合，想在其中建立網(wǎng)絡(luò)也是非常困難的，而在沒有預(yù)留網(wǎng)線的房間中建立網(wǎng)絡(luò)的話，也會(huì)使整個(gè)房間到處走線，非常凌亂，同時(shí)也需要為此花費(fèi)大量的費(fèi)用和精力。WLAN（無線局域網(wǎng)）作為無線上網(wǎng)的主體方式，能夠使用戶真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入，既可滿足各類便攜機(jī)的入網(wǎng)要求，也可作為傳統(tǒng)有線LAN（局域網(wǎng)）的補(bǔ)充手段，滿足了人們實(shí)現(xiàn)移動(dòng)上網(wǎng)的夢想，從而得到了廣泛應(yīng)用。

1 WLAN天線

1.1 WLAN天線的分類

選擇合適的天線對于整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量是至關(guān)重要的。在選擇天線時(shí)，必須根據(jù)不同場景選擇不同的天線。常用的WLAN天線按照使用場合不同可以分為室內(nèi)天線和室外天線。

室內(nèi)天線常用類型：吸頂天線、桌面天線以及板狀天線。

室外天線常用類型：全向天線、扇區(qū)天線、八木天線、背影天線以及蝶形定向天線等。

背影天線和蝶形定向天線常作為5.8GHz室外高增益天線使用，該類天線為室外部署網(wǎng)橋使用，可部署點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。

1.2 現(xiàn)有WLAN室外天線的缺點(diǎn)

現(xiàn)網(wǎng)WLAN多采用豎置定向天線的方式解決室外覆蓋場景，其存在以下缺點(diǎn)：

1）垂直方向無法滿足全覆蓋。

由于定向天線豎置，水平波瓣65°，垂直波瓣7°～14°，對于多層建筑，能夠滿足垂直覆蓋需求，但是對于高層建筑（8層以上），就只能滿足建筑上面部分樓層覆蓋，下幾層無法滿足覆蓋需求。

2）隱蔽性差。

定向天線長度1m左右，豎置于樓頂非常明顯，隱蔽性差，容易引起居民投訴，對居民小區(qū)等整體環(huán)境美觀有所影響。

2 橫置天線在WLAN工程中的應(yīng)用

2.1 WLAN天線橫置應(yīng)用場景

橫置天線典型的室外覆蓋主要應(yīng)用于以下幾方面：低矮密集房屋、大學(xué)城、機(jī)場近機(jī)位、生活小區(qū)，各類場景的覆蓋方式根據(jù)具體情況而定。這里我們以生活小區(qū)為例子進(jìn)行WLAN天線室外橫置應(yīng)用的介紹。

生活小區(qū)的特點(diǎn)是建筑物排列比較有規(guī)則，按樓層高度可以分為：高層住宅區(qū)，8層（24m）以上；多層住宅區(qū)，4～8層（12～24m）；別墅區(qū)和低矮住宅區(qū)，4層（12m）以下。對于高層住宅區(qū)，由于樓層較高、樓間距較小，這需要天線覆蓋的垂直面高度較高，如果用常規(guī)的通信基站天線覆蓋，即水平波瓣寬度較垂直波瓣寬度寬，則不能對整個(gè)樓宇垂直面進(jìn)行覆蓋，只能覆蓋部分樓層，天線在選擇和安裝時(shí)，需盡量考慮到信號分布的均勻和整個(gè)樓層的覆蓋。在這里，我們提出改變常規(guī)天線的使用方式，將天線橫置放置，這樣天線垂直波束較寬，能夠達(dá)到整個(gè)樓宇的覆蓋，如圖1所示。

2.2 WLAN天線橫置實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)際工程中，我們做過將天線橫置應(yīng)用的實(shí)際案例，所運(yùn)用小區(qū)樓宇的平面布置圖如圖2所示，該小區(qū)共有11棟高樓組成，平均樓高為17層，樓層間距分布不均等，最寬的95m左右，窄的33m左右，在整個(gè)居民小區(qū)安裝天線實(shí)現(xiàn)樓宇之間的對打，如圖2中線條所示。

在安裝過程中，主要將天線橫直懸掛在女兒墻上方1m處（見圖1右上方）。該天線具有15dBi的高增益，有更強(qiáng)的穿透力，使信號覆蓋性能更穩(wěn)定，100MHz的寬帶寬，VSWR（電壓駐波比）性能好，水平波瓣寬65°，垂直波瓣寬12°,垂直極化。天線安裝過程中采用專用的墻體式安裝夾碼，安裝方便，緊固牢靠。另外，夾碼還具備大的機(jī)械可調(diào)性，可調(diào)角度達(dá)到±30°，使得天線的安裝位置更加靈活，天線主要對對面樓層進(jìn)行覆蓋。

天線的具體安裝位置我們通過實(shí)地查勘確定，同時(shí)我們還通過鏈路預(yù)算估算出對面樓宇各個(gè)方位的覆蓋電平值，使用AP（接入點(diǎn)）的發(fā)射功率為500mw，即27 dBm。采用1/2饋線，饋線損耗為12 dB/100m。本次使用饋線最大長度為50m，饋線的損耗按照最大損耗6 dB計(jì)算。通過鏈路計(jì)算得出對面樓宇窗外電平值范圍為－48～－57 dBm，考慮到信號穿墻的損耗，樓宇內(nèi)的覆蓋也能夠滿足需求。

該小區(qū)WLAN系統(tǒng)建設(shè)完成后，我們對該小區(qū)進(jìn)行了WLAN覆蓋效果的抽樣測試。覆蓋電平測試的結(jié)果顯示，在203客廳中間的測試電平值都在－70 dBm左右，窗邊信號強(qiáng)度約為－54 dBm；在3203房間測試情況為客廳中央電平值為－78 dBm，移到窗邊后為－56 dBm；在701房間中間測試情況電平值均為－70 dBm，窗戶旁為－62 dBm。從測試結(jié)果看，WLAN的覆蓋能滿足小區(qū)用戶的無線寬帶接入，天線橫放能夠讓樓宇各個(gè)樓層和各個(gè)方向都能很好地覆蓋。

3 結(jié)論

WLAN信號在小區(qū)的覆蓋情況主要取決于天線垂直波瓣角寬度和安裝下傾角情況，而這和天線性能參數(shù)和安裝情況密切相關(guān)。橫置天線垂直波瓣寬，能夠進(jìn)行較好的垂直覆蓋；水平波瓣窄，減少樓宇間鄰區(qū)干擾，綜合其效果優(yōu)于豎置天線安裝方式。

后續(xù)可能的改進(jìn)設(shè)想如下：由于天線橫置后，水平方向波瓣角較小，對較寬的建筑則無法完全覆蓋可能會(huì)造成水平波瓣邊緣的房間信號較弱。 ◆