2.5 不同环境天线选用

天线选用是无线网络优化中的重要部分，应根据网络的覆盖、干扰和服务质量等实际情况来选择天线，根据覆盖区域把天线使用环境分为8种类型：市区（高楼多，话务量大）、郊区（楼房较矮，开阔）、农村（话务量少）、快速道路（带状覆盖）、山区或丘陵（用户稀疏）、近海（覆盖极远，用户少）、隧道、大楼室内。

2.5.1 市区

市区基站分布较密，要求单基站覆盖范围小，应尽量减少越区覆盖的现象，减少基站之间的干扰，提高频率复用度。天线一般选用原则如下。

由于市区基站站址选择困难，天线安装空间受限，建议选用双极化天线；在市区主要考虑提高频率复用度，因此一般选用定向天线；为了能更好地控制小区的覆盖范围来抑制干扰，市区天线水平波瓣宽度选择60°～65°；市区基站一般不要求大范围的覆盖距离，因此建议选用中等增益的天线；市区的天线倾角调整相对频繁，且有的天线需要设置较大的倾角，而机械下倾不利于干扰控制，所以在可能的情况下建议选用预置下倾天线，条件成熟时可以选择电调天线。

由于市区内各无线环境仍然差异较大，有必要将市区按CBD商务区、密集住宅区、城中村、沿江或沿湖区域等场景进行分类，对各场景的天线选型再进行细分和讨论。

1．CBD商务区

CBD商务区（见图2-16）是一个以多功能的景观商业街为主轴，集办公、休闲娱乐、旅游购物于一体的大型现代商业生活街区，此类区域一般是高楼林立、街道宽畅、占地面积较大，建筑物高层信号杂乱，街道信号阴影较大，覆盖难以连续。

室外宏蜂窝天线选用建议见表2-1。

（1）宏蜂窝分裂覆盖附近高楼

使用室外天线分裂覆盖高层建筑时，采用天线倾角上仰的方式，将主瓣对准所需覆盖的建筑，建筑的宽度决定选用天线水平半功率角的大小，单栋大楼可使用水平半功率角在30°以内的窄波束天线，此类天线应用的缺点是信号难以控制，容易产生越区覆盖，如图2-17所示。

天线选用建议见表2-2。

（2）裙楼天线朝上覆盖主楼

此楼建筑楼层较高且有裙楼，一般为商住楼，定向天线可以安装在裙楼平台上，正对主楼，如图2-18所示。

天线选用建议见表2-3。

2．集中住宅区或城中村

在天线挂高25～35m的情况下，尽量使用高增益的天线，有利于加强深度覆盖。高增益天线使用时需注意其周边建筑环境，避免引起越区覆盖。天线选用建议见表2-4。

（1）规则分布的小区

当住宅小区规模较大且楼群排列规则时，定向天线可安装在墙角或伪装成路灯等，使天线主瓣直接辐射到楼房之间的空隙，避免天线主瓣直接正对附近楼房的墙壁，如图2-19所示。

天线选用建议见表2-5。

（2）错落分布的小区

当楼群排列不规则且楼层较高，楼层相连成带状或筒状分布时，定向天线可以安装在大楼的顶楼或墙壁上，天线正对建筑物墙壁，利用墙壁反射、折射、衍射信号，提供覆盖周围方向建筑物，如图2-20所示。

天线选用建议见表2-6。

3．沿江、沿湖区域

江河流经市区的水面，无线电波传播时由于水面反射效应，易造成越区覆盖，造成干扰，有效解决此类问题的方法为：使用窄波束天线减少越区覆盖，同时应注意天线主瓣方向与江岸垂直，减少越区覆盖产生的频率干扰。

天线选用建议见表2-7。

窄波束天线的优点为：能量集中，水平半功率角小，有效防止旁瓣产生的干扰。缺点为：垂直半功率角较大，不易控制其覆盖范围，可能会在天线主瓣方向出现越区覆盖。

2.5.2 郊区

郊区的应用环境介于城区环境与农村环境之间，这时在天线选型时要考虑覆盖与干扰控制，因此在天线选型方面可以视实际情况参考城区及农村的天线选型原则。天线选择原则如下。

① 根据情况选择水平半功率波束宽度为65°的天线，或选择半功率波束宽度为90°的天线。当周围的基站比较少时，应该优先采用水平半功率波束宽度为90°的天线。若周围基站分布很密，则其天线选择原则参考市区基站的天线选择。

② 考虑到将来的平滑升级，所以一般不建议采用全向天线。

③ 是否采用预置下倾角应根据具体情况来定，即使采用下倾角，一般下倾角也比较小。

2.5.3 农村

农村基站分布稀疏，话务量较小，覆盖要求广，天线选用首先要考虑覆盖问题，这时应结合基站周围需覆盖的区域来考虑天线的选型。天线选择原则如下。

① 极化方式的选择：建议在农村建议选用垂直单极化天线，分集增益大。

② 方向图的选择：如果要求基站覆盖周围的区域，且没有明显的方向性，建议采用全向基站覆盖。需要注意的是：这里的广覆盖并不是指覆盖距离远，而是指覆盖的面积大而且没有明显的方向性。如果对覆盖距离有更远的要求，可以选用水平波束宽度为90°、105°的定向天线。

③ 天线增益的选择：视覆盖要求选择天线增益，建议在农村地区选择较高增益（16～18dBi）的定向天线或11dBi的全向天线。

④ 预置下倾角及零点填充的选择：在农村这种以覆盖为主的地方建议选用不带预置下倾角的天线，但天线挂高在50m以上且近端有覆盖要求时，可以优先选用零点填充（大于15%）的天线来避免“塔下黑”的问题。

⑤ 下倾方式的选择：在农村地区对天线的下倾调整不多，其下倾角的调整范围及特性要求不高，建议只采用价格便宜的机械下倾天线。

2.5.4 快速道路

快速道路包括高速公路、国道、省道和铁路，该环境下基站间距很大、地广人稀、话务量低、用户高速移动，主要考虑狭长形远距离覆盖问题。一般来说，它要实现的是带状覆盖，因此公路的覆盖多采用2小区覆盖。天线选择原则如下。

（1）天线波瓣的选择

在以覆盖铁路、公路沿线为目标的基站，可以采用窄波束高增益的定向天线。如果覆盖目标为公路及周围零星分布的村庄，可以考虑采用全向天线。

（2）前后比

由于公路覆盖大多数用户都是快速移动用户，所以为保证切换的正常进行，定向天线的前后比不宜太高，否则可能会由于两定向小区交叠深度太小而导致切换不及时造成掉话的情况。

（3）其他指标选择

快速道路覆盖极化方式选择、天线增益选择、下倾方式选择可以参考农村覆盖的选择。对于高速公路和铁路覆盖，建议优先选择单小区分裂的互为180°的两方向小区覆盖，以减少高速移动用户接近/离开基站附近时的切换。

2.5.5 山区

山区的山体阻挡严重，电波的传播衰落较大，覆盖控制难度大，通常为小话务量、广覆盖。基站建在山顶上、山腰间、山脚下或山区里的合适位置，需要区分不同的用户分布、地形特点来进行基站选址及天线选型。天线选择原则如下。

（1）天线波瓣的选择

视基站的位置、站型及周边覆盖需求来决定方向图的选择。对于建在山上的基站，若需要覆盖的地方位置相对较低，则应选择垂直半功率角较大的方向图，更好地满足垂直方向的覆盖要求。

（2）天线增益的选择

视需覆盖的区域的远近选择中等天线增益，全向天线取9～11dBi，定向天线取15～18dBi。

（3）预置下倾与零点填充选择

在山上建站，需覆盖的地方在山下时，要选用具有零点填充或预置下倾角的天线。对于预置下倾角的大小，视基站与需覆盖地方的相对高度做出选择，相对高度越大，预置下倾角也就应选择更大一些的天线。

2.5.6 近海

近海的特点是无线传播环境好、话务量较少、覆盖面广。对近海的海面进行覆盖时，覆盖距离将主要受3个方面的限制，即地球球面曲率、无线传播衰减、传播时延的限制。考虑到地球球面曲率的影响，对海面进行覆盖的基站天线一般架设得很高，超过100m。天线选择原则如下。

（1）天线波瓣的选择

由于在近海覆盖中，面向海平面与背向海平面的应用环境完全不同，因此在进行近海覆盖时不选择全向天线，而是根据周边的覆盖需求选择定向天线。一般垂直半功率角可选择小一些的。

（2）天线增益的选择

由于覆盖距离很大，在选择天线增益时一般选择高增益（16dBi以上）的天线。

（3）极化方式的选择

选用垂直单极化天线。

（4）预置下倾与零点填充选择

在进行海面覆盖时，一般天线架设得很高，会超过100m，因此在近端容易形成盲区，考虑到覆盖距离要优先选用具有零点填充的天线。

2.5.7 隧道

由于隧道的特殊地理环境，必须针对具体的隧道规划覆盖方案。这种应用环境下主要考虑天线类型及安装问题，大型天线可能会由于安装空间受限而不能使用，不同长度的隧道的天线选择有很大的差别，另外还要注意隧道内的天线调整维护不方便的问题。天线选择原则如下。

（1）天线型号的选择

隧道覆盖方向性明显，所以一般选择采用高增益窄波束八木天线进行覆盖，在投资费用宽裕的情况下，这时可考虑采用泄漏同轴电缆等其他方式进行隧道覆盖，泄漏同轴电缆覆盖效果比定向天线覆盖效果好。

（2）天线尺寸大小的选择

这在隧道覆盖中很关键，针对每个隧道应设计专门的覆盖方案，充分考虑天线的可安装性，尽量选用尺寸较小便于安装的天线。

（3）前后比

隧道覆盖的大多数用户都是快速移动用户，所以为保证切换的正常进行，定向天线的前后比不宜太高，否则可能会由于两定向小区交叠深度太小而导致切换不及时造成掉话的情况。

2.5.8 室内

现代建筑多以钢筋混凝土结构，加上全封闭式的外装修，对无线电信号的屏蔽和衰减较大。一些高层建筑物的低层覆盖很差甚至存在部分盲区；在建筑物的高层，信号杂乱，严重影响通话质量。因此重要的商务楼通过建设室内分布系统来解决室内用户通信问题。室内布线分布系统采用多天线小功率方式，每个天线传播的半径在30m以内，天线传输环境接近自由空间，室内天线和终端用户之间没有阻挡，一般室内基站安装一路收发天线，无需安装分集接收天线。

由于室内布线施工费用高，因此室内天线、功分器、馈线等器件尽量采用宽频段或多频段设备。根据天线的安装环境来决定采用选择全向或定向天线，室内天线的尺寸尽可能小，便于安装与美观。