基站天線是移動通信系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系到移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和服務(wù)質(zhì)量。表征天線性能的主要參數(shù)有方向圖、增益、輸入阻抗、駐波比和極化方式等。天線使用環(huán)境大致分為五種類型：城區(qū)、密集城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村地區(qū)、交通干線等基站天線。
 
基站天線的種類：
　　1 電調(diào)天線
　　所謂電調(diào)天線，即指使用電子調(diào)整下傾角度的移動天線。電子下傾的原理是通過改變共線陣天線振子的相位，改變垂直分量和水平分量的幅值大小，改變合成分量場強(qiáng)強(qiáng)度，從而使天線的垂直方向性圖下傾。由于天線各方向的場強(qiáng)強(qiáng)度同時增大和減小，保證在改變傾角后天線方向圖變化不大，使主瓣方向覆蓋距離縮短，同時又使整個方向性圖在服務(wù)小區(qū)扇區(qū)內(nèi)減小覆蓋面積但又不產(chǎn)生干擾。實(shí)踐證明，電調(diào)天線下傾角度在1°-5°變化時，其天線方向圖與機(jī)械天線的大致相同；當(dāng)下傾角度在5°-10°變化時，其天線方向圖較機(jī)械天線的稍有改善；當(dāng)下傾角度在10°-15°變化時，其天線方向圖較機(jī)械天線的變化較大；當(dāng)機(jī)械天線下傾15°后，其天線方向圖較機(jī)械天線的明顯不同，這時天線方向圖形狀改變不大，主瓣方向覆蓋距離明顯縮短，整個天線方向圖都在本基站扇區(qū)內(nèi)，增加下傾角度，可以使扇區(qū)覆蓋面積縮小，但不產(chǎn)生干擾，這樣的方向圖是我們需要的，因此采用電調(diào)天線能夠降低呼損，減小干擾。另外，電調(diào)天線允許系統(tǒng)在不停機(jī)的情況下對垂直方向性圖下傾角進(jìn)行調(diào)整，實(shí)時監(jiān)測調(diào)整的效果，調(diào)整傾角的步進(jìn)精度也較高（為0.1°），因此可以對網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)整；電調(diào)天線的三階互調(diào)指標(biāo)為-150dBc，較機(jī)械天線相差30dBc，有利于消除鄰頻干擾和雜散干擾。
　　2 雙極化天線
　　雙極化天線是一種新型天線技術(shù)，組合了+45°和-45°兩副極化方向相互正交的天線并同時工作在收發(fā)雙工模式下，因此其最突出的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省單個定向基站的天線數(shù)量；一般GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)的定向基站（三扇區(qū)）要使用9根天線，每個扇形使用3根天線（空間分集，一發(fā)兩收），如果使用雙極化天線，每個扇形只需要1根天線；同時由于在雙極化天線中，±45°的極化正交性可以保證+45°和-45°兩副天線之間的隔離度滿足互調(diào)對天線間隔離度的要求（≥30dB），因此雙極化天線之間的空間間隔僅需20-30cm；另外，雙極化天線具有電調(diào)天線的優(yōu)點(diǎn)，在移動通信網(wǎng)中使用雙極化天線同電調(diào)天線一樣，可以降低呼損，減小干擾，提高全網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量。如果使用雙極化天線，由于雙極化天線對架設(shè)安裝要求不高，不需要征地建塔，只需要架一根直徑20cm的鐵柱，將雙極化天線按相應(yīng)覆蓋方向固定在鐵柱上即可，從而節(jié)省基建投資，同時使基站布局更加合理，基站站址的選定更加容易。對于天線的選擇，我們應(yīng)根據(jù)自己移動網(wǎng)的覆蓋，話務(wù)量，干擾和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量等實(shí)際情況，選擇適合本地區(qū)移動網(wǎng)絡(luò)需要的移動天線：
　　--- 在基站密集的高話務(wù)地區(qū)，應(yīng)該盡量采用雙極化天線和電調(diào)天線；
--- 在邊、郊等話務(wù)量不高，基站不密集地區(qū)和只要求覆蓋的地區(qū)，可以使用傳統(tǒng)的機(jī)械天線。我國目前的移動通信網(wǎng)在高話務(wù)密度區(qū)的呼損較高，干擾較大，其中一個重要原因是機(jī)械天線下傾角度過大，天線下傾角度過大，天線方向圖嚴(yán)重變形。要解決高話務(wù)區(qū)的容量不足，必須縮短站距，加大天線下傾角度，但是使用機(jī)械天線，下傾角度大于5°時，天線方向圖就開始變形，超過10°時，天線方向圖嚴(yán)重變形，因此采用機(jī)械天線，很難解決用戶高密度區(qū)呼損高、干擾大的問題。因此建議在高話務(wù)密度區(qū)采用電調(diào)天線或雙極化天線替換機(jī)械天線，替換下來的機(jī)械天線可以安裝在農(nóng)村，郊區(qū)等話務(wù)密度低的地區(qū)。
 
基站天線的設(shè)置：
 　　基站天線設(shè)置需要重點(diǎn)考慮下傾角、方向角、天線掛高、天線分集距離和隔離距離等參數(shù)。 基站天線(12張)
　　1、下傾角設(shè)置 合理設(shè)置天線下傾角不但可以降低同頻干擾的影響，有效控制基站的覆蓋范圍和整網(wǎng)的軟切換比例（對CDMA網(wǎng)絡(luò)而言），而且可以加強(qiáng)本基站覆蓋區(qū)內(nèi)的信號強(qiáng)度。通常天線下傾角的設(shè)定有兩方面?zhèn)戎兀磦?cè)重于干擾抑制和側(cè)重于加強(qiáng)覆蓋。這兩方面?zhèn)戎胤謩e對應(yīng)不同的下傾角算法。一般而言，對基站分布密集的地區(qū)應(yīng)側(cè)重于考慮干擾抑制，而基站分布較稀疏的地區(qū)則側(cè)重于考慮加強(qiáng)覆蓋。
　　1.1 考慮干擾抑制時的下傾角 在基站天線半功率角范圍內(nèi)，天線增益下降緩慢，超過半功率角后，天線增益（尤其是上波瓣）衰減很快。因此從控制干擾的角度考慮，可認(rèn)為半功率角的延長線到地面的交點(diǎn)（B點(diǎn)）為該基站的實(shí)際覆蓋邊緣。在基站周圍環(huán)境理想情況下，下傾角可按以下公式計算。 α＝actan（H/R）+β/2 公式一 公式一含義如下圖所示。 下傾角計算示意圖1 圖中α為天線的下傾角，H為天線有效高度，β為天線的垂直半功率角。R為該小區(qū)最遠(yuǎn)的覆蓋距離，即覆蓋長徑R，如下圖所示。 定向基站天線覆蓋長徑示意圖 在理想情況下R＝2D/3。實(shí)際上天線的輻射方向圖不可能完全適配三葉草型蜂窩結(jié)構(gòu)。水平半功率角為60度左右的天線與之比較接近，而水平半功率角為90度的天線則相差較大。因此對于使用水平半功率角為90度天線的基站，取R=D/2。
　　1.2 考慮加強(qiáng)覆蓋時的下傾角 在基站分布較稀疏的地區(qū)，天線下傾角設(shè)定無需考慮垂直半功率角等因素的影響。為保證覆蓋區(qū)邊緣有足夠強(qiáng)的信號，可認(rèn)為天線主瓣方向延長線到地面的交點(diǎn)（B點(diǎn)）為該基站的實(shí)際覆蓋邊緣。在基站周圍環(huán)境理想情況下，下傾角可按以下公式計算。 α＝actan（H/R） 。
1.3 傾角設(shè)定的實(shí)際應(yīng)用 由于基站周圍環(huán)境十分復(fù)雜，天線下傾角設(shè)定還必須考慮附近山體、水面和高大玻璃幕墻的反射和阻擋。因此具體基站的下傾角可利用上述方法，同時結(jié)合具體環(huán)境最終取定。
 
基站天線的優(yōu)化案例：
 　　基站天線除了其類型和參數(shù)指標(biāo)會影響無線覆蓋效果之外，安裝的位置、高度、方向角、下傾角對于無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能也至關(guān)重要。在實(shí)際工程中，由天線選擇設(shè)置不當(dāng)造成無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量下降的情況很多，例如：
　　1）天線選擇及方位角設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致覆蓋問題。
　　在某GSM網(wǎng)絡(luò)基站A（配置為S（1/1/1）的覆蓋范圍內(nèi)，農(nóng)場的覆蓋不好，部分型號的手機(jī)能夠上網(wǎng)打電話（手機(jī)接收信號顯示有1、2格），部分手機(jī)處于上網(wǎng)的臨界狀況（手機(jī)接收信號顯示有1格或沒有或下網(wǎng)），打電話很容易掉話。測試過程中發(fā)現(xiàn)，在去農(nóng)場的路上一直是3小區(qū)的頻點(diǎn)。在接近農(nóng)場時，切換（重選）為相鄰基站B（相距約10km）的某一頻點(diǎn)，而在農(nóng)場區(qū)域，TCH（業(yè)務(wù)信道）一直是基站B的該頻點(diǎn)，接收電平為-100dBm左右。當(dāng)離開農(nóng)場一段距離時，切換為基站A的2小區(qū)。也就是說：在農(nóng)場的覆蓋區(qū)域內(nèi)，沒有采用較近的基站A作為服務(wù)區(qū)，而是采用了更遠(yuǎn)基站B。經(jīng)分析，其原因在于天線的主瓣方向沒有正對農(nóng)場，而天線的半功率角為65°，農(nóng)場處于2、3小區(qū)兩個天線旁瓣區(qū)域內(nèi)；另一方面，半功率角65°的天線在郊區(qū)覆蓋范圍較大的情況下，旁瓣的覆蓋不如在市區(qū)覆蓋好。將天線更換為半功率角90°的天線，并調(diào)整天線的方位角，使2小區(qū)的天線主瓣正對農(nóng)場后，故障排除。
　　2）天線下傾角選擇不當(dāng)造成呼叫建立異常。
　　某地出現(xiàn)手機(jī)顯示接收信號較強(qiáng)（2～3格），但是無法通話的情況：做主叫時，撥號后無反應(yīng)；做被叫時，可振鈴但不能通話。使用測試手機(jī)觀察故障地區(qū)接收信號情況，發(fā)現(xiàn)最強(qiáng)的信號（-85 dBm左右）來自距該地20 km以外的基站，由于GSM系統(tǒng)MS（移動臺）小區(qū)選擇使用的是搜索到的信號強(qiáng)度最高的頻點(diǎn)，而利用此頻點(diǎn)所屬基站離MS過遠(yuǎn)，上行信號達(dá)到基站時的信號電平低于該基站的接收機(jī)靈敏度，因而造成了上述現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)地勘測，發(fā)現(xiàn)基站所在地的海拔高度比故障區(qū)域約高200m，且之間幾乎沒有任何阻擋，另外該基站的天線下傾角為0°，所以該基站的信號到故障區(qū)域基本上為視距傳播，導(dǎo)致了非常嚴(yán)重的越區(qū)覆蓋。采用加大天線下傾角，對干擾小區(qū)的覆蓋范圍進(jìn)行控制后，故障排除。
　　3）天線掛高過高，引起切換成功率低、掉話率高。
　　某GSM網(wǎng)絡(luò)切換成功率不足80%，掉話率超過2%，通話質(zhì)量差。通過查看分析話統(tǒng)任務(wù)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)切換原因及不成功主要是由于上、下行電平差造成，且下行質(zhì)量差的次數(shù)大大高于上行質(zhì)量差的次數(shù)。實(shí)際路測結(jié)果表明，市區(qū)內(nèi)室外信號強(qiáng)度能達(dá)到-80dBm以上，覆蓋沒有問題。但存在比較嚴(yán)重的越區(qū)覆蓋問題。如在A基站所在樓內(nèi)，手機(jī)所在的服務(wù)小區(qū)為與A基站1小區(qū)具有相同BCCH（廣播控制信道）頻點(diǎn)的B小區(qū)，而B小區(qū)位于市郊距A基站6 km處。這樣，就產(chǎn)生兩方面的問題：在A基站1小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)，B小區(qū)信號形成同頻干擾，導(dǎo)致下行鏈路質(zhì)量；當(dāng)選擇B小區(qū)作為服務(wù)小區(qū)時，由于它的鄰區(qū)只做了與它地理上有相鄰關(guān)系的小區(qū)，而在A基站附近的小區(qū)沒有做成它的鄰區(qū)，這樣當(dāng)它的信號變得不可用時，它的鄰區(qū)信號也不好，產(chǎn)生孤島效應(yīng)，就容易發(fā)生切換失敗乃至掉話。經(jīng)實(shí)地勘測，B小區(qū)天線掛高為50m，造成嚴(yán)重的越區(qū)干擾。因此可采用降低B小區(qū)的天線掛高或者將更換為電調(diào)下傾天線以加大下傾角度，從而減小B小區(qū)的覆蓋范圍，避免對A基站1小區(qū)的干擾。