天线旁瓣抑制、前后比等指标分析

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1、天线旁瓣、前后比指标分析京信通信天馈事业部一、天线旁瓣研究1、赋形天线的定义赋形天线一般包含两种含义，即为上旁瓣抑制及下零点填充。如图所示1所示，上旁瓣抑制：天线除了主瓣之外还有旁瓣，也称副瓣，通常考察的为第一上旁瓣，由于其会对覆盖产生较严重的干扰影响，所以需要将其抑制下去。业内的对上旁瓣的指标规定通常为<-16dB，即为以天线最大增益为基准点（归一化为0dB）,上旁瓣必须小于最大增益点16dB以上，越小越好。下零点填充：与上旁瓣相对应的，天线在垂直面上存在一些增益很小的点，称为零点。天线下部的零点会对近区覆盖

2、造成不利的影响。下零点填充的指标一般要求>-23dB，即意味着必须与最大增益点相比，不能小于23dB，越大越好。一般只对高增益天线有要求。下面列举没有做赋形及已做赋形的天线垂直面方向图做对比：未作赋形的天线垂直面方向图：最大增益点下零点上旁瓣图1由上图可以看出，未做赋形时，天线的上旁瓣电平值较大，下零点的电平值较小，其指标为：第一上旁瓣：-13.67dB第一下零点：-38.25dB已作赋形的天线垂直面方向图：图1由上图可以看出，天线赋形后，天线的上旁瓣电平已经被抑制下去，下零点的电平值已经填充上来，其指标为：第

3、一上旁瓣：-18.95dB第一下零点：-15.81dB赋形前与赋形后的指标对比如下：项目赋形前（dB）赋形后（dB）相差值（dB）第一上旁瓣-13.67-18.955.28第一下零点-38.25dB-15.8122.442、赋形指标对覆盖的影响1）上旁瓣抑制对覆盖的影响天线的旁瓣，分散了辐射功率，同时会带来一些非预期的覆盖，可能会带来周围小区的干扰。在天线下倾覆盖时，天线副瓣太大的话往往会带来临区的干扰，特别是在高楼、立交桥密集的城市，这样的旁瓣干扰特别明显与突出。对天线进行赋形设计，把上旁瓣电平抑制下去，能把

4、同频干扰降到最低，以减少对周围区域的影响，同时减少不必要的能量浪费。2）下零点填充对覆盖的影响基站天线垂直面内采用赋形波束设计时，为了使业务区内的电平值更均匀，下副瓣第一零点需要进行能量填充，不能有明显的零深，以改善对基站近区的覆盖，减少近区覆盖死区和盲点。特别是在高速公路及高铁覆盖时，由于通常采用窄波束高增益天线，方向图下侧零点由于垂直面波束宽度较小，因此出现的距离可能不是很近，其方向图下侧零点更有可能产生明显的盲区，会导致覆盖区一段距离内的电平值突然衰变甚至无信号，这往往会给网络带来非常不好的影响。3、上旁

5、瓣抑制理论仿真分析天线的合成方向图可以看成是单元方向图和的叠加，其公式为（1）其中是单元方向图，是第i个单元的激励权值（幅度和相位），如果单元方向图和激励权值都相同，得到的垂直面方向图则为左右对称，第一副瓣位13.3dB左右的方向图，如图1所示。图1无赋形的垂直面方向图无赋形的方向图不利于覆盖，一般的基站天线都需要对垂直面方向图进行赋形，通过公式1可以看出想得到高副瓣抑制的方向图，必须使用不同的单元方向图或不同的激励。但如果采用不同的单元方向图需要开发不同的振子，而振子的研发周期太长（一般需要1年以上），故采用

6、不同的振子不现实。剩下的选择就是采用不同的激励或者采用不同的边界条件获得不同的单元方向图，进而对方向图赋形，达到副瓣抑制的效果，目前设计天线通常采用这种方式进行对方向图赋型，而采用此类方式，一般可以对上旁瓣抑制达到约16dB以上。不过，采用更改激励的方式只有在设计天线的时候采用，目前工程中，部分运营商为了改善天线的上侧副瓣，往往采用一种土方法，即给天线戴帽子，如图所示：“戴帽”的做法就是改变了最后一个振子的边界条件，从而改变了单元方向图，达到了赋形的目的。图2表示了“戴帽”的最后一个单元方向图，往左偏（极坐标就

7、是往下偏，即属于副瓣范围的电平减小，从而提高副瓣抑制比。图2戴帽的单元方向图但是必须说明的是公式1种和都为复数，即使最后一个单元方向图电平减小也有可能导致副瓣上升，因为相位也是其中的因素，相位可以导致最后的副瓣变差。4、戴帽方式的暗室测试验证为了对理论和仿真进行实际验证，在京信的暗室对指标进行了测试。京信公司天线测试平台成立于2006年7月，主要负责天线辐射性能、电路参数以及环境试验检测，拥有完善的天线电性能测试设备和环境试验设备，其中建有业内最大的微波暗室（40×20×20米）。京信天线测试平台已是中国移动集

8、团及电信、联通集团指定的天线检测场地，多次承担移动集团的天线集中检测任务。（京信大型微波暗室）测试的实际情况如图3和图4所示，铁皮两头开的缺口是为了安装天线Ø测试所用天线为京信GSM90065°15dBi定向双极化基站天线，型号ODP-065R15B,F。Ø测试所用反射板为某地市移动提供的1.3mm镀锌铁板，50×50×150cm。图3戴帽的天线1图4戴帽的天线2测试的结果对比如表1，