一种移动通信基站天线设计

朱叶 郑舒蔓

摘 要：随着移动通信的不断发展，人们对于基站天线的设计也提出了更高的要求，因此基站天线的结构也变得参差不一。为了节约成本，统一规格，本文对移动基站天线提出了设想。首先，根据地面移动通信使用的频段，省去基站天线的圆形塔台，将其设计成类似于人梯的结构。同时，将塔体的本身作为120°的角反射器。其次，利用天线阵阵因子和方向性图乘积定理，得到和面的方向性函数和方向性图。

关键词：基站天线;角反射器;天线阵

1 新型基站天线设计构想

1.1 基站天线

作为移动通信系统中的重要组成部分之一，基站天线与移动通信网络的覆盖范围和服务质量有着密切的关系，它通过高效率的发射或接收电磁波，把同频率的无线电波能量取代天线的高频电流的能量发射出去，接收天线也是同样的道理，将其接收下来的高频无线电波能量转换成同频率的电流能量。每个基站内设置多台无线通信信道机，信道机主要是由无线电收、发信机和控制单元组成;需要说明的是，无线收、发信机用来和移动台MS进行通信;BS和MTSO之间、BS和MS之间的信令（用户线信令）传送与控制，则由控制单元承担;另外一点，基站内还设有“定位接收机”，用来检测移动台MS的通话质量，为过境切换服务。

1.2 设想的基站天线结构

在本文所设想的基站天线中，主要是将塔的本身作为角反射器，构造成类似于人梯的形式，并且省去圆形塔台。在一般的情况下，由馈源和角反射器构成移动通信基站天线最重要的两个部分。基站天线的馈源通常是一般采用串饋同轴阵列和并馈同轴阵列这两种基本的形式，目的是为了获得相对较高的增益;与此同时，将反射器构建成条形结构，它就可以等效为反射板，这只需要使得导线之间距大于。并且，两块反射板构成120°的角反射器，这样的话，角反射器还能够承受一定的风荷，结构如图所示。扇形定向天线就由反射器与馈源组成，全向天线则是由3个扇形定向天线组成。

串馈共轴阵列如图所示。为了提高方向性，使各阵子天线上的电流分布相位接近相同，就需要我们利用180°移相器来实现。要说明的是，在实际生活中，我们通常会采用填充介质的垂直同轴天线来缩短天线尺寸。同轴线的外导体就是辐射阵子，而在辐射阵子与辐射阵子的连接处，同轴线的内外导体交叉连。

为了使各辐射阵子等幅同相分布，则每段同轴线的长度为：

若同轴线内部充以介电常数为εr=2.25的介质，那么每段同轴线的长度为：

可见，加上角反射器后，增益将更高。这种天线具有垂直极化、增益高、水平面内无方向性、体积小的特点。

1.3 基站天线的现状

目前建设的单管塔大概形状，由单管、天馈平台及机房组成。目前铁塔就是建立基站，移动、联通、电信三家租用基站并安装对应天馈，为了达到最大基站效用，目的是设计一款天馈安装平台（三角形、菱形或者其他形状），考虑到满足天馈间隔离度前提下简单美化并尽可能安装更多的天馈。

2 新型基站天线二元阵天线原理

二元天线阵的阵因子：

所以

又因为

所以

面：在轴上，面的方向性函数

H面：在x0y轴，，H面的方向性函数：

无方向性

参考文献

[1]李泽民编著.现代信息和通信综述[M].北京：科学技术文献出版社，2000：428-434.

[2]宋铮张建华黄冶.天线与电波传播[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005：25-37189-190.

[3]王正林等编著.精通MATLAB最优化设计[M].北京：电子工业出版社，2012：34-74.

作者简介

朱叶（1992-），女，江苏徐州，交通运输部东海航海保障中心连云港通信中心，助理工程师，本科，研究方向：安全通信。