黎華鵬

【摘 要】為了研究安裝姿態(tài)對天線方向圖水平面半功率波束寬度測試的影響，通過仿真分析及實測驗證的方法，研究了天線姿態(tài)及抱桿姿態(tài)存在俯仰偏移時對天線方向圖水平面半功率波束寬度測試的影響，仿真分析了雙通道900天線、雙通道1800天線、FAD寬頻智能天線存在安裝姿態(tài)差異時，對水平面半功率波束寬度的影響，并通過實驗證實了安裝姿態(tài)差異對方向圖水平面半功率波束寬度的影響，為在測試中科學(xué)合理地架設(shè)天線提供了參考。

基站天線；俯仰偏移；水平面半功率波束寬度；測量誤差

1 引言

移動通信技術(shù)的發(fā)展，對基站天線的輻射性能提出了更高的要求。如何準(zhǔn)確測試天線輻射性能成為天線測量領(lǐng)域關(guān)注的核心問題。天線輻射性能測試受測試系統(tǒng)、測試環(huán)境、安裝方式等多種因素的影響?，F(xiàn)有文獻(xiàn)對測試系統(tǒng)、測試環(huán)境的影響因素已作了較為詳細(xì)的分析，安裝方式方面的分析相對較少。安裝主要受安裝工裝、抱桿及人為因素的影響，本文的研究側(cè)重于前兩種因素，圍繞天線姿態(tài)或抱桿姿態(tài)存在俯仰角度偏移時對方向圖測試，尤其是對水平面半功率波束寬度指標(biāo)測試的影響展開討論，為科學(xué)合理地架設(shè)天線提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

2 天線俯仰安裝姿態(tài)對水平面半功率波

束寬度測試的影響

2.1 天線安裝姿態(tài)俯仰

天線安裝架設(shè)示意圖如圖1所示，正常安裝如圖1（a）所示，抱桿與垂直軸線之間不存在夾角，天線與抱桿之間無相對偏移角。天線安裝姿態(tài)俯仰包括兩種情形，一種為天線俯仰，即抱桿垂直，天線安裝姿態(tài)與垂直軸線之間存在俯仰夾角，如圖1（b）；另一種為抱桿俯仰，即天線垂直安裝，抱桿升起后抱桿與垂直軸線之間存在夾角，如圖1（c），天線安裝姿態(tài)俯仰會造成方向圖測試誤差。

2.2 安裝姿態(tài)俯仰仿真分析

通過天線三維輻射方向圖可進(jìn)行安裝姿態(tài)的俯仰仿真分析。天線三維輻射方向圖示例及坐標(biāo)系如圖2所示。天線俯仰時，可以通過將天線三維遠(yuǎn)場方向圖進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)，并按等φ、等θ切割得到的一維方向圖來仿真指標(biāo)的差異。抱桿俯仰時，可以將對應(yīng)的切割面進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)，得到一維遠(yuǎn)場方向圖來仿真指標(biāo)的差異。

（1）天線俯仰仿真分析

天線俯仰時，通過旋轉(zhuǎn)三維遠(yuǎn)場方向圖，切割得到天線存在俯仰偏移角度時對水平面半功率波束寬度的影響。仿真條件如表1所示。

表2、表3和表4分別給出了雙通道900天線、雙通道1800天線、FAD寬頻智能天線正常安裝和安裝姿態(tài)存在俯仰偏移1°時仿真切割得到的水平面半功率波束寬度。

表2和表3的仿真結(jié)果表明：針對雙通道900天線、雙通道1800天線，天線安裝姿態(tài)存在1°的俯仰偏移角度時，相對于正常安裝，對水平面半功率波束寬度影響相對較小，影響約在0.5°以內(nèi)。

表4的仿真結(jié)果表明：針對FAD寬頻智能天線單元波束，天線安裝姿態(tài)存在1°的俯仰偏離角度時，相對于正常安裝，對水平面半功率波束寬度影響相對較大，影響在2°左右。

圖3、圖4仿真了雙通道900天線、雙通道1800天線及FAD寬頻智能天線單元波束水平面半功率波束寬度隨天線俯仰偏移角度的變化，選取960 MHz和1 900 MHz兩個頻點，結(jié)果表明：

1）從總體趨勢上來看，波寬測試誤差隨天線俯仰角度變化無明顯規(guī)律；

2）與雙通道900天線、雙通道1800天線相比，F(xiàn)AD寬頻智能天線單元波束更容易受俯仰偏移的影響。

（2）抱桿俯仰仿真分析

抱桿俯仰時，通過改變?nèi)S遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)切割角度，切割得到抱桿姿態(tài)相對垂直軸線位置存在俯仰偏移角度時，對水平面半功率波束寬度的影響。仿真條件如表1所示。

仿真結(jié)果：表5、表6和表7分別給出了雙通道900天線、雙通道1800天線、FAD寬頻智能天線單元波束抱桿正常和抱桿姿態(tài)存在俯仰偏移1°時這兩種情況下仿真切割得到的水平面半功率波束寬度。

表5、表6、表7的仿真結(jié)果表明：抱桿姿態(tài)存在1°的俯仰偏離角度時，對雙通道900天線、雙通道1800天線及FAD寬頻智能天線單元波束水平面半功率波束寬度測試均存在一定影響，影響在2°左右。

圖5、圖6仿真了雙通道900天線、雙通道1800天線及FAD寬頻智能天線單元波束水平面半功率波束寬度隨抱桿俯仰偏移角度的變化，雙通道900/1800天線選取935 MHz和2 110 MHz兩個頻點，F(xiàn)AD寬頻智能天線選取2 010 MHz頻點。結(jié)果表明：相對于正常安裝，從總體趨勢上來看，雙通道900天線、雙通道1800天線及FAD寬頻智能天線單元波束水平面半功率波束寬度都容易受到抱桿俯仰的影響，影響在2°左右。

2.3 實測驗證

采用實測驗證方法，對雙通道900天線、雙通道1800天線及FAD寬頻智能天線進(jìn)行正常安裝、天線俯仰偏移1°、抱桿俯仰1°驗證。

驗證條件如表8所示。

驗證結(jié)果如表9、表10及表11所示。結(jié)果表明：天線俯仰1°時，對雙通道900天線、雙通道1800天線影響較小，對FAD寬頻智能天線單元波束水平面半功率波束寬度測試的影響相對較大，抱桿俯仰1°時，對雙通道1800天線及FAD寬頻智能天線單元波束水平面半功率波束寬度測試的影響相對較大。實測的水平面半功率波束寬度總體變化趨勢與仿真結(jié)果相似。

3 結(jié)論

本文采用仿真分析與實測驗證相結(jié)合的方式，分析了天線安裝姿態(tài)存在俯仰偏移角時，對天線方向圖水平面半功率波束寬度指標(biāo)測試的影響。分析結(jié)果表明：天線安裝姿態(tài)存在俯仰偏移時，對FAD寬頻智能天線單元波束水平面半功率波束寬度測試的影響相對較大，抱桿存在俯仰偏移時，對雙通道900天線、雙通道1800天線和FAD寬頻智能天線單元波束水平面半功率波束寬度測試均存在影響。該分析為測試過程中正確安裝架設(shè)天線提供了參考。

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