盛立峰,趙悠然,吳振浙,梅士華( 中國移動通信集團浙江有限公司，杭州 300； 中國移動通信集團設計院有限公司浙江分公司，杭州 300）

美化罩對TD-LTE天線的性能影響測試分析

盛立峰1,趙悠然2,吳振浙2,梅士華2
(1 中國移動通信集團浙江有限公司，杭州 310012；2 中國移動通信集團設計院有限公司浙江分公司，杭州 310012）

摘 要通過對不同尺寸的方柱形和圓柱形美化罩進行測試分析，探討美化罩尺寸和形狀對TD-LTE天線的性能影響，同時調(diào)整美化罩與天線的相對位置，研究美化罩的安裝方式對TD-LTE天線的性能影響。

關鍵詞美化罩；TD-LTE；天線性能

1　引言

2014年是4G商用元年，截至2014年底，浙江TD-LTE基站建設數(shù)量已達到6萬。由于TD-LTE網(wǎng)絡建設密集度變高，人們對基站的敏感度愈加提高，城區(qū)中的基站選址建設日益困難，對天線進行美化罩遮蔽變得尤為重要。

TD-LTE D頻段、F頻段都存在頻段高、繞射能力差、穿透損耗大等特點。在天線外加罩美化，等同于對天線陣子進行了二次阻擋，對天線的輻射性能產(chǎn)生了影響。市場上常見美化天線分為兩類：普通天線外加美化罩；一體化美化天線。一體化美化天線中天線振子與天線美化外罩一體化設計，不需要二次加罩。

此次研究只考慮普通天線加美化罩形式。市場上美化罩大多不是天線廠家設計生產(chǎn)，美化罩的形狀、尺寸和安裝的位置都各有不同，目前浙江未對加美化罩后TD-LTE覆蓋性能進行詳細的研究，也未對美化罩等要求進行過標準化規(guī)范，因此特提出該課題研究?，F(xiàn)網(wǎng)中應用較多的美化罩形狀為方形與圓形兩種，此次研究僅對方柱及圓柱型美化罩進行對比研究，定量分析美化罩對天線輻射性能的影響，并給出美化天線在現(xiàn)網(wǎng)的應用建議。

2　美化罩對天線性能影響的實驗測試

本次研究在實驗室選取一款FAD寬頻天線，分別選用兩個廠家的美化罩進行對比試驗：廠家1的美化罩主要用于對比相同柱形、不同尺寸的情況下，加美化罩前后天線各項指標對比測試；廠家2的美化罩主要用于對比相同尺寸下、不同柱形的情況下，加美化罩前后天線各項指標的對比測試。

2.1對天線前后比的影響

前后比指主瓣的最大輻射方向的功率通量密度與相反方向附近的最大功率通量密度之比值，即表明了天線對后瓣抑制的好壞，前后比越大，抑制效果越好。天線加美化罩后，信號在美化罩內(nèi)發(fā)生反射，導致前后比降

低，影響覆蓋。

首先在不加美化罩的情況下測試天線廣播波束前后比，然后在保持天線姿態(tài)不變化的條件下，分別給天線加上各種形狀及尺寸的美化罩，再次進行測試。此款測試天線前后比指標要求：“≥28”，加罩前后測試數(shù)據(jù)皆在合格范圍內(nèi)。由結果可以看出，F(xiàn)/D頻段在加美化罩后都會使天線前后比減小，向惡化的趨勢發(fā)展。此實驗是在暗室中進行，條件較理想化，若在實際工程使用時，美化罩中有大量金屬支架及抱桿，這會使天線前后比更加惡化，將影響天線覆蓋。故選擇相對影響小的美化罩形狀及尺寸，有利于降低美化罩對天線性能的不良影響。相比之下，在F/D頻段時，小尺寸、圓柱形美化罩對天線性能影響較小。

2.2對天線波瓣寬度的影響

天線垂直波瓣寬度及水平波瓣寬度決定了天線的覆蓋范圍。若加美化罩后波瓣寬度變小，則覆蓋范圍變小，邊緣信號變?nèi)?，小區(qū)切換時掉線率升高；若波瓣寬度變寬，則會對相鄰小區(qū)造成干擾。

同樣，首先在不加美化罩的情況下測試天線單元波束垂直波瓣寬度及水平波瓣寬度，然后在保持天線姿態(tài)不變化的條件下，分別給天線加上各種形狀及尺寸的美化罩，再次進行測試。由結果可以看出，在F/D頻段加美化罩后天線垂直波瓣寬度及水平波瓣寬度都有變小的趨勢，這將減小覆蓋范圍。若在實際工程中使用美化罩方式遮蔽天線，建議適當減小站間距，而得到良好的覆蓋效果。對于美化罩選用的角度來看，建議F/D頻段選用小尺寸、圓柱型美化罩對原有天線性能影響較小。

2.3對天線增益的影響

信號穿透美化罩時，會有一定吸收損耗，則降低天線增益，影響覆蓋范圍。此實驗中增益指標僅指天線輻射方向上的最大增益，其變化僅該方向的變化，不體現(xiàn)整體增益變化。

仍然采用同樣方式，首先在不加美化罩的情況下測試天線單元波束增益，然后在保持天線姿態(tài)不變化的條件下，分別給天線加上各種形狀及尺寸的美化罩，再次進行測試。由結果可以看出，因F/D頻段較高，信號穿透美化罩時的穿透損耗更為明顯，頻段越高增益降低越明顯。若在實際工程中使用美化罩方式遮蔽天線，同樣建議適當減小站間距，而得到良好的覆蓋效果。對于美化罩選用的角度來看，建議F/D頻段選用小尺寸、圓柱型美化罩對原有天線性能影響較小。

3　美化罩對天線性能影響的現(xiàn)網(wǎng)測試

為了更直觀對比加美化罩前后天線性能情況，我們繼續(xù)在現(xiàn)網(wǎng)中進行覆蓋拉遠測試。此部分測試主要針對單小區(qū)RSRP指標的對比。同樣采用實驗室測試時選取的FAD寬頻天線，美化罩仍然采用實驗室測試中的兩個廠家的不同柱形、尺寸的美化罩，本部分測試除了對比相同柱形、不同尺寸及相同尺寸、不同柱形的兩種情況下，加美化罩前后RSRP指標外，還加入了天線與美化罩安裝位置不同的測試，即通過不同的安裝方式，使天線與美化罩平行及天線正對美化罩拐角的兩個安裝方式。

我們在某市選擇了1個測試點，該測試小區(qū)所在站點站高31.8 m，周邊地勢平坦，無明顯阻擋，可以近似認為接近自由空間損耗。測試時間選擇在晚上進行，同時在不影響現(xiàn)網(wǎng)的前提下，適當關閉周圍基站，使測試小區(qū)基本形成孤島覆蓋，周邊無明顯鄰站信號覆蓋。為了滿足周邊地形平坦、無明顯建筑物或山體阻擋的要求，選擇了測試站點東部區(qū)域，測試半徑為1.2 km，全程6.2 km，測試過程中車輛以30 km/h速度前行，以獲得較均勻的數(shù)據(jù)。

3.1方柱型美化罩不同尺寸測試分析

與實驗室測試相類似，首先在不加美化罩的情況下測試RSRP，然后在保持天線姿態(tài)不變化的條件下，分先后給天線加上不同尺寸的美化罩，天線與美化罩保持平行狀態(tài)，多次進行測試。而且每次路測的路線完全一致，為了便于對比，將兩次路測結果中相同點RSRP值

進行相減，由此可以看出，裸天線的覆蓋效果要好于加美化罩后的覆蓋效果，小尺寸美化罩的覆蓋情況遠好于大尺寸美化罩的覆蓋情況，對比大尺寸美化罩的覆蓋指標高出56%。天線法向30°范圍內(nèi)小尺寸美化罩覆蓋效果明顯好于大尺寸美化罩。不同尺寸測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同尺寸測試數(shù)據(jù)

3.2不同柱形測試分析

保持天線姿態(tài)不發(fā)生改變的前提下，在天線加上圓柱型直徑700 mm的美化罩，再次與之前測試保持完全一致的路線進行路測，為了便于對比，將兩次路測結果中相同點RSRP值進行相減，由此可以看出，圓柱的覆蓋情況遠好于方柱的情況， 對比方柱的覆蓋指標高出52%。但離測試點0.5 km范圍內(nèi)方柱美化罩覆蓋效果要優(yōu)于圓柱美化罩的覆蓋效果。不同形狀測試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　不同形狀測試數(shù)據(jù)

3.3方柱型美化罩不同安裝方式測試分析

保持天線姿態(tài)不發(fā)生改變的前提下，調(diào)整邊長為700 mm的方柱型美化罩的安裝方式，使天線正對美化罩拐角方向，再次進行路測，且路線保持一致，為了便于對比，將兩次路測結果中相同點RSRP值進行相減，由此可以看出，天線與美化罩平行時的覆蓋效果要好于天線正對美化罩拐角的安裝方式，比天線正對美化罩拐角的安裝方式覆蓋指標高出10%。但天線法向30°范圍內(nèi)天線正對美化罩拐角安裝方式覆蓋效果要優(yōu)于天線與美化罩平行的安裝方式。不同安裝方式測試數(shù)據(jù)如表3所示。

天線正對美化罩拐角與天線平行于美化罩測試結果差值　圖例　范圍　占比x＜-10　1% -10≤x＜-5 9% -5≤x＜-3　12% -3≤x＜-1　21% -1≤x＜0　12% 0≤x＜1　13% 1≤x＜3　16% 3≤x＜5　9% 5≤x＜10　7% 10≤x　0%合計X≥0　45%

4　結論及下一步研究方向

通過實驗室及現(xiàn)網(wǎng)測試，基本得出相同趨勢：小尺寸、圓柱型美化罩的覆蓋性能相對要優(yōu)于其他形態(tài)美化罩，且天線與美化罩平行安裝時的覆蓋效果要好于天線正對美化罩拐角的安裝方式。建議實際工程中，在不影響安裝及后期維護的前提下盡量選取小尺寸美化罩；配合建筑物整體外形最好設計圓柱形的美化罩；對于方柱型美化罩在設計安裝過程中，應避免天線正對美化罩拐角位置的安裝情況。

本次研究是從美化罩外形、尺寸、安裝方式三種情況進行了實驗室及現(xiàn)網(wǎng)覆蓋測試，但是組網(wǎng)情況下的多個美化站點同時使用對網(wǎng)絡的影響還需要進一步的分析。

參考文獻

[1] 胡洋. 方柱形天線美化外罩對天線電性能的影響[J]. 移動通信， (16).2010.8.P11-14.

Test and analysis of embellishes antenna impact on the performan-ce of TD-LTE antenna

SHENG Li-feng1, ZHAO You-ran2, WU Zhen-zhe2, MEI Shi-Hua2
(1 China Mobile Group Zhejiang Co., Ltd., Hangzhou 310012, China； 2 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Zhejiang Branch, Hangzhou 310012, China)

AbstractThrough the test analysis of different sizes of square and round embellished antenna,to explore the the size and shape of embellished antenna impact on the performance of TD-LTE antenna, while adjusting the relative position between embellished antenna and antenna, researching the installation of embellishes antenna impact on the performance of TD-LTE antenna.

Keywordsembellished antenna； TD-LTE； antenna

收稿日期：2015-04-22

中圖分類號TN929.5

文獻標識碼A

文章編號1008-5599（2015）11-0060-04