城市主城区天线挂高和倾角对覆盖的影响

摘要：本文用实例论证了城市主城区天线挂高和倾角对覆盖面的影响。

关键词：天线俯仰角

天线俯仰角的调整是网络优化中的一项非常重要的工作。选择合适的俯仰角可以使天线至本小区边界的辐射信号与天线至受干扰小区边界的辐射信号之间处于天线垂直方向图中增益衰减变化最大的部分，从而使受干扰小区的同频及邻频干扰减至最小；另外选择合适的覆盖范围，使基站实际覆盖范围与预期的设计范围相同，同时加强本覆盖区的信号强度。

在目前的移动通信网络中由于基站的站点的增多，使得我们在设计主城区基站的时候，一般要求其覆盖范围大约为500米左右，而根据移动通信天线的特性，如果不使天线有一定的俯仰角的话，则基站的覆盖范围是会远远大于500米的，就会造成基站实际覆盖范围比预期范围偏大，从而导致小区间的交叉覆盖，相邻切换关系混乱，系统内频率干扰严重；另一方面，如果天线的俯仰角偏大，则会造成基站实际覆盖范围比预期范围偏小，导致小区间的信号盲区或弱覆盖区，同时易导致天线方向图形状的变化。因此，合理设置天线俯仰角是保证整个移动通信网络质量的基本保证也是最原始的办法。

具体实例

1 XX市XX基站35米天线挂高覆盖测试实验

小区名称/编号：XX消防大队CELL-C/SJDH0742

BCCH/BSIC：525/56

天线挂高：35米

天线参数：ALLGON双极化/水平波瓣宽度：65度/ 垂直波瓣宽度：9度/增益：15dBi/内置6度倾角。

测试目标：装饰材料市场。

基站距覆盖区中心距离：约460米。

测试方法：逐渐增大天线倾角，装饰材料城沿相同路线，锁频测试覆盖场强，记录分析对比。

使用测试仪表：TEMS6.0

1.1 天线倾角计算：

根据天线高度、基站距离，可由下式计算出天线倾角公式：

α=arctag(H/R)+θ/2

（式中α为波束倾角，H为天线高度，R为小区的覆盖半径，θ为天线垂直面的半功率角）。

天线垂直主波束中心点覆盖目标区域的俯仰角度计算：

天线倾角（电子倾角+机械倾角）：α=arctag(35/460)≈5度。

根据计算结果，当天线内置电子倾角为5度时，天线机械倾角为0度，这时天线主波束覆盖目标区域场强最高。

天线垂直半功率波束覆盖目标区域的俯仰角度计算：

该天线垂直半功率角为9度，计算出：α+θ/2≈11度

该角度为天线垂直半功率波束-3DB点，超过11度左右，偏离了天线的主瓣，导致目标区域信号强度明显下降，减少对同频小区的干扰，在6度至11度左右之间，天线辐射场强变化不大。

1.2 天线实际调整、覆盖情况实验

①俯仰角5度（内置5度+机械倾角0度）[场强测量(RxLev_Sub)]：

②俯仰角9度（内置5度+机械倾角4度）[场强测量(RxLev_Sub)]:

③俯仰角11度（内置5度+机械倾角6度）[场强测量(RxLev_Sub)]:

本次试验天线总倾角由5度逐渐增大机械倾角，实测结果统计表明，当天线总倾角为5度时，覆盖目标装饰城内内信号覆盖场强最高，天线总倾角超过11度后，覆盖目标区域信号场强明显变差，天线总倾角在5度至11度时目标区域信号覆盖场强变化不明显。通过与理论计算对比，信号场强变化规律与计算值基本相符合。

2 XX市XX苑基站24米天线挂高覆盖测试实验

小区名称 / 编号：美味苑CELL-A / SJGH0507

BCCHNO / BSIC：83 /57。

天线挂高：24米

天线参数：ALLGON 双极化 / 水平波瓣宽度：65度 / 垂直波瓣宽度：9度/ 增益：17dBi / 内置0度倾角。

测试目标：荣国花园小区内。

基站距覆盖区中心距离：约630米。

测试方法：逐渐增大天线倾角，在荣国花园内沿相同路线，锁频测试覆盖场强，记录分析对比。

使用测试仪表：TEMS6.0

2.1 天线倾角计算

根据天线高度、基站距离，由下式计算出天线倾角：

α=arctag(H/R)+θ/2。

（式中α为波束倾角，H天线高度=24米，R为小区的覆盖半径=630米，θ为天线垂直面的半功率角=9度）。

天线垂直主波束中心点覆盖目标区域的俯仰角度。

α=arctag(24/630)≈1度。

根据计算结果，当天线倾角为1度时，天线波束覆盖目标区域场强最高。

天线垂直半功率波束覆盖目标区域的俯仰角度：1+θ/2≈6度。

超过6度左右，发射波束偏离了天线的主瓣，导致覆盖区域信号强度明显下降，可减少对同频小区的干扰，在1度至6度左右之间，天线辐射场强变化不大。

2.2 天线实际调整、覆盖情况实验

①俯仰角1度[场强测量(RxLev_Sub)]：

②俯仰角5度[场强测量(RxLev_Sub)]：

③俯仰角7度[场强测量(RxLev_Sub)]：

本次试验天线倾角由1度逐渐增大，实测结果统计表明，当天线倾角为1度时，覆盖目标区内信号覆盖场强最高，天线倾角超过5度后，覆盖目标区域信号场强明显变差，天线总倾角在1度至5度时，目标区域信号覆盖场强变化不明显。通过与理论计算对比，信号场强变化规律与计算值基本相符合。

由于天线挂高较低，仰角小于1/2垂直半功率角，不能降低在水平方向上的强辐射信号，造成对高层建筑及周围小区同邻频干扰，所以挂高较低的基站天线应根据覆盖环境进行相应计算，适当提高天线挂高。

上述两个实验，测试环境选在了主城区不同天线挂高及不同距离的覆盖区内，采用锁频测试模式测试统计，根据天线波束特点，调整俯仰角要大于1/2垂直半功率角，才能避免天线主波瓣边沿水平方向辐射过强，造成对邻区及远距离小区或高层建筑产生邻频干扰或孤岛效应，对于天线挂高较低的基站，需提高天线支架高度，对于市区站间距较大的情况，需增加、调整站点位置或安装网优覆盖设备。