UHF專網(wǎng)基站的無線覆蓋與天線分路器的應(yīng)用

溫家權(quán)

【提要】 本文介紹了UHF專網(wǎng)在諸多不利的外界條件下通過天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改善系統(tǒng)的無線電覆蓋質(zhì)量，文中還對天線分路器的應(yīng)用與設(shè)計(jì)作了簡要的介紹。

【關(guān)鍵字】 UHE 基站建設(shè) 無線

在公用移動(dòng)通信空前普及的今天，對于一些對應(yīng)急通信、即時(shí)通信、數(shù)據(jù)傳輸?shù)扔刑厥庑枨蟮牟块T，如水利、交通、石油、電力及公安、邊防等部門，UHF專網(wǎng)仍然有著廣泛的用途。而在專網(wǎng)的基站建設(shè)中，常常遇到的一個(gè)實(shí)際問題是如何在諸多不利的天線架設(shè)條件和由地形地物導(dǎo)致的不利的電波傳播條件下，滿足系統(tǒng)對無線電覆蓋的要求。

下面，通過在實(shí)踐中常見的幾種情況說明如何借助天線分路器采用多天線系統(tǒng)來改善基站的無線電覆蓋質(zhì)量。

[情況1]

某基站位于覆蓋區(qū)中心位置的一座建筑物內(nèi)，而且該建筑物有一定的高度。如能在建筑物的頂部架設(shè)一付高增益全向天線，譬如地板天線，便可覆蓋全區(qū)。但是，盡管這類天線一般都采用了防雷設(shè)計(jì)，但也不便把它凸顯在建筑物最高處，成為建筑物的防雷器。更何況有時(shí)還會遇到坡頂，甚或還屬于古建筑的情況。因此出于防雷，觀瞻等方面的考慮，不允許將一付大尺寸的高增益全向天線架設(shè)在建筑物頂部。這種情況下可以在建筑物的適當(dāng)位置架設(shè)四付高增益方向性天線，實(shí)現(xiàn)對服務(wù)區(qū)的圓形覆蓋。

[情況2]

在一個(gè)多層結(jié)構(gòu)的地下空間，每一層都是巷道縱橫。這種場合，單靠一付天線顯然不能滿足對信號的覆蓋要求。在這種情況下如能采用多付天線并適當(dāng)調(diào)整這些天線的位置和指向就有可能滿足要求，有時(shí)還 需要同時(shí)采用泄露電纜等方式多管齊下，才能解決問題。

[情況3]

某系統(tǒng)的基站設(shè)在服務(wù)區(qū)東部邊緣位置的城市電視塔的半腰處的機(jī)房內(nèi)，如圖1所示。

為了滿足對主區(qū)的無線覆蓋只能在塔身的西側(cè)架設(shè)一付高增益全向天線。這樣主區(qū)的上下行信號均較好。但由于巨大的塔身的阻隔作用，在塔體東面500米處的一個(gè)小區(qū)（或稱輔區(qū)）上行信號較差。解決辦法是借助一個(gè)非對稱天線分配器，架設(shè)一付指向東方的方向性接收天線，用來改善輔區(qū)的上行信號質(zhì)量。由于非對稱天線分路器可以把指向輔區(qū)的的方向性天線的阻抗變換成較高阻抗（譬如500Ω）因此，對主區(qū)天線影響很小。

[天線分路器的應(yīng)用與設(shè)計(jì)]

由于基地臺的接收機(jī)、發(fā)射機(jī)的天線端阻抗通常都是按50Ω標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，各種天線的阻抗也都是標(biāo)準(zhǔn)的50Ω。因此采用多天線需要借助天線分路器來解決基地臺與多天線之間的阻抗匹配問題。

天線分路器是根據(jù)傳輸線理論中1/4波長阻抗變換原理而設(shè)計(jì)的。

一段特征阻抗為W ，長度為1/4波長的傳輸線，當(dāng)其負(fù)載阻抗為Zl時(shí)，其輸入阻抗Zi n為

綜上所述，在各種不利的天線架設(shè)條件和電波傳播條件下，為了滿足系統(tǒng)的無線覆蓋，幾乎都需要采用多天線系統(tǒng)，而且在某些不利的架設(shè)條件下還需要部分或全部采用方向性天線。這是因?yàn)楫?dāng)天線增益相同時(shí)，方向性天線比全向天線的尺寸要小得多，而且更能適合不利的架設(shè)環(huán)境，實(shí)際操作也較容易。天線分路器的一個(gè)重要的作用就是很好地解決了施工中的這些實(shí)際困難。