直放站系统天线隔离度设计

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。