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基于射频直放站系统的天线隔离度设计方案

基于射频直放站系统的天线隔离度设计方案

 直放站是移动通信中最重要的补充手段  移动通信的快速发展,需要建立大量的基站,特别是2001年联通公司投入近200亿建立C网及CDMA直放站系统。 为了降低覆盖系统成本,最好的方法是建立直放站系统,严格来讲直放站造价仅为基站的20%左右,因此选用直放站是移动通信建设中最佳解决方案。韩国在这方面是一个很好的借鉴,基站和直放站比例为1:10。其中室外直放站占到1:4。我们与韩国相比相差甚远。美国在其西部地区建成长达150公里射频连续覆盖系统。
  谈到直放站的类型,大家非常清楚,有关文章也作了不少介绍。这里主要有:射频直放站、光纤直放站、移频直放站(二种)、射频和光纤混合直放站。几类直放站从造价、安装、建设、维护等综合考虑,不改变频率分配的射频直放站是最经济、最有效的方式。从表1中我们可以看到射频直放站设备是最便宜的。
  可以看到,对施主天线的前后比和俯仰角90o边瓣衰耗电平要求大。目前,国内角反射器天线和背射天线性能稍好一些。其余天线均不易满足要求,如果按照美国半岛公司对施主天线和用户天线均达到前后比38dB和90o±10o边瓣衰耗电平为42dB的要求,是不易达到的。根据国内对角反射天线和背射天线及65o和90o板状天线相关单位大量试验,在高差为22米铁塔上测试,隔离度才达到85~105dB。
  高性能、高隔离度天线为射频直放站带来极大的优越性  前面谈到在所有直放站中,应当说射频直放站在经济上具有最大的优势。但其难度就是在于施主天线和用户天线需要提供高的前后比,才能满足放大器在较高增益条件下的隔离度的要求。如果隔离度不满足,放大器产生自激,就会造成严重干扰。这种射频干扰在一期CDMA直放站建设中也成为一个主要解决问题。
  为了解决干扰问题采用各种措施:
  1)提高收发天线架高距离20米以上。
  2)水平安装时,采用角反射器天线或背射天线拉大距离,增加阻挡。
  3)采用移频直放站。
  这些措施可能解决一些问题,但其结果是整个直放站系统造价大大升高。保守地估算,会增加2万元设备工程等费用。
  按照国内外提供放大器的增益,一般是60~90dB,具有30dB动态范围,要使放大器不自激的条件是收发天线隔离度大于直放站增益10~15dB即可。在实际上,在设置射频直放站时,要作好合理规划,以路测电平为基础进行设置。按照2001年直放站大量安装调试结果分析,直放站的增益不易过大,这主要考虑到直放站为双向工作,上下行线电平平衡问题,如果不平衡,就会干扰手机自动功率控制及覆盖区会产生掉话,影响话路统计中的接通率和掉话率。实际上直放站覆盖的好坏,主要体现在效果上:1)。设备性能的指标稳定性。2)。不影响网路的参数上。单纯地追求大功率是没有意义的。按照国家无委规定,直放站的下行输出功率不超过30dBm±3dBm。按此要求,直放站增益开到80dB,已足够满足要求。放大器输入电平在-65dBm左右,为正常输入电平。
  为了满足射频直放站最佳要求,我们地杰公司在2001年中,先后研发出30o、40o高性能施主天线和65o、90o高性能用户板状天线。我们在一个30米高的楼顶上,架设一个5米高的抱杆。模拟直放站,对天线隔离度进行大量试验。
  1)。 把30o高性能施主天线和65o用户板状天线安装在抱杆上,间距为1米,角度范围为120o~180o,测试隔离度为95dB以上。
  2)。 把30o高性能施主天线和90o用户板状天线安装在抱杆上,间距为1米,角度范围为120o~180o,测试隔离度为90dB以上。
  一般施主和用户天线间的隔离度,如果要达到上述数值(90~95dB),那么它们安装间距不应小于15米。如果间距为1米时,隔离度也只有65~70dB。因此,30o和65o天线安装间距为1米时,得到的高隔离度开创了直放站应用的先河,为国内首创。
  综上所述,高隔离度天线为射频直放站带来了如下的优越性:
  1)。替代了高价基站。
  2)。替代了移频直放站和高维护费用的光纤直放站。
  3).95dB隔离度可以达到10Km的远距离覆盖,消除大范围地上阴影地区。
  4)。天线可以安装在楼顶的抱杆上,使安装、调试、维护方便,降低了高铁塔和长馈电电缆费用,是直放站系统做到了最低的价格,是运营商首选方案。
山不在高,有仙则名;水不在深,有龙则灵。
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