UHF专网基站的无线覆盖与天线分路器的应用

温家权

【提要】 本文介绍了UHF专网在诸多不利的外界条件下通过天线系统的设计改善系统的无线电覆盖质量，文中还对天线分路器的应用与设计作了简要的介绍。

【关键字】 UHE 基站建设 无线

在公用移动通信空前普及的今天，对于一些对应急通信、即时通信、数据传输等有特殊需求的部门，如水利、交通、石油、电力及公安、边防等部门，UHF专网仍然有着广泛的用途。而在专网的基站建设中，常常遇到的一个实际问题是如何在诸多不利的天线架设条件和由地形地物导致的不利的电波传播条件下，满足系统对无线电覆盖的要求。

下面，通过在实践中常见的几种情况说明如何借助天线分路器采用多天线系统来改善基站的无线电覆盖质量。

[情况1]

某基站位于覆盖区中心位置的一座建筑物内，而且该建筑物有一定的高度。如能在建筑物的顶部架设一付高增益全向天线，譬如地板天线，便可覆盖全区。但是，尽管这类天线一般都采用了防雷设计，但也不便把它凸显在建筑物最高处，成为建筑物的防雷器。更何况有时还会遇到坡顶，甚或还属于古建筑的情况。因此出于防雷，观瞻等方面的考虑，不允许将一付大尺寸的高增益全向天线架设在建筑物顶部。这种情况下可以在建筑物的适当位置架设四付高增益方向性天线，实现对服务区的圆形覆盖。

[情况2]

在一个多层结构的地下空间，每一层都是巷道纵横。这种场合，单靠一付天线显然不能满足对信号的覆盖要求。在这种情况下如能采用多付天线并适当调整这些天线的位置和指向就有可能满足要求，有时还 需要同时采用泄露电缆等方式多管齐下，才能解决问题。

[情况3]

某系统的基站设在服务区东部边缘位置的城市电视塔的半腰处的机房内，如图1所示。

为了满足对主区的无线覆盖只能在塔身的西侧架设一付高增益全向天线。这样主区的上下行信号均较好。但由于巨大的塔身的阻隔作用，在塔体东面500米处的一个小区（或称辅区）上行信号较差。解决办法是借助一个非对称天线分配器，架设一付指向东方的方向性接收天线，用来改善辅区的上行信号质量。由于非对称天线分路器可以把指向辅区的的方向性天线的阻抗变换成较高阻抗（譬如500Ω）因此，对主区天线影响很小。

[天线分路器的应用与设计]

由于基地台的接收机、发射机的天线端阻抗通常都是按50Ω标准设计的，各种天线的阻抗也都是标准的50Ω。因此采用多天线需要借助天线分路器来解决基地台与多天线之间的阻抗匹配问题。

天线分路器是根据传输线理论中1/4波长阻抗变换原理而设计的。

一段特征阻抗为W ，长度为1/4波长的传输线，当其负载阻抗为Zl时，其输入阻抗Zi n为

综上所述，在各种不利的天线架设条件和电波传播条件下，为了满足系统的无线覆盖，几乎都需要采用多天线系统，而且在某些不利的架设条件下还需要部分或全部采用方向性天线。这是因为当天线增益相同时，方向性天线比全向天线的尺寸要小得多，而且更能适合不利的架设环境，实际操作也较容易。天线分路器的一个重要的作用就是很好地解决了施工中的这些实际困难。