移動通信基站天線的研究.pdf

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1、綜述與交流■棚嗣麓哺2012年9月移動通信基站天線的研究彭文文(廣東公誠通信建設(shè)監(jiān)理有限公司惠州分公司)摘要：隨著移動通信技術(shù)的興起和快速發(fā)展，其在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的增加，移動通信基站的數(shù)量也逐漸增多，數(shù)量龐大的基站天線功能的穩(wěn)定性尤為重要。智能天線具有抗干擾能力強、頻率利用率高等一系列優(yōu)點，在移動基站系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。關(guān)鍵詞：移動通信：通信基站；防雷；基站天線；智能天線引言由于移動通信具有很大的便利性，可以不受時間以及空間的限制隨時的接入通信網(wǎng)絡(luò)，因此在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域以及人們的日常生活中扮演著日漸重要的角色，極大的促進了經(jīng)濟發(fā)展、

2、社會進步，方便人們?nèi)粘Ｉ?。在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，基站天線的作用就是在基站與服務(wù)區(qū)域內(nèi)各移動站之間建立無線電傳輸線路，移動站和基站間的通信必須有基站天線的配合方可完成。因此基站天線作為移動通信系統(tǒng)最基本的組成部分之一，是保證信號正常發(fā)射和接收的基礎(chǔ)，其穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要。1移動通信基站的防雷移動通信基站是保證移動通信用戶進行正常通信的移動通信交換中心，然而，很多基站設(shè)立在條件較差的郊區(qū)、山地或者民用建筑上，一般架設(shè)較高并由鋼鐵支架支撐，其遭受雷擊損壞設(shè)備、影響信號發(fā)射等情況頻繁發(fā)生，造成通信網(wǎng)中斷。特別是在雷暴日數(shù)多和雷暴強度較高的地區(qū)，雷電災(zāi)害事故更為嚴(yán)重，對用戶和運營商

3、造成重大經(jīng)濟損失。因此，對移動通信基站防雷的研究尤為重要。1．1雷擊移動通信站的主要途徑1．1．1雷電通過基站鐵塔和天饋線侵入一般的基站鐵塔高度為40～60m，有些高達(dá)70。90m。當(dāng)鐵塔的避雷針受到贏接雷擊時，雷電流通過鐵塔，經(jīng)其接地裝置散流入地，使地網(wǎng)地電位升高，導(dǎo)致基站地網(wǎng)與設(shè)備之間產(chǎn)生很高的電位差而形成地電位反擊，對通信設(shè)備造成損壞。如果天饋線為同軸電纜，在導(dǎo)體上感應(yīng)出較強的感應(yīng)電流，即為同軸電纜的感應(yīng)電流。整條金屬纜線上感應(yīng)電壓堆積起來，最終從鐵塔天線進入基站機房，燒壞移動通信設(shè)備。1．1．2雷電通過架空管線侵入移動通信系統(tǒng)基站的架空管線是引入雷害的重要途徑。當(dāng)雷云放

4、電時，其空間形成強大的電場，架空管線很容易發(fā)生尖端放電而被雷電擊中。當(dāng)架空管線遇雷電侵襲時，過電壓被引入基站機房，很可能燒壞基站的通信設(shè)備。雷云對地放電也會在架空管線上感應(yīng)過電壓，該過電壓也會對電源設(shè)備造成威脅。1．1．3雷電電磁感應(yīng)影響接閃器在接閃過程中，雷電流強度大，放電時問短，在接閃器和引下線周圍將產(chǎn)生較大的瞬時電磁場。在強磁場作用下，處于磁場中的導(dǎo)體將產(chǎn)生高達(dá)幾千至幾萬伏的感應(yīng)電壓，如此高的感應(yīng)電壓會造成通信設(shè)備的損壞。移動通信設(shè)備是集成化較高的弱電子設(shè)備，耐沖擊力相對較差，因此受雷電感應(yīng)的影響較大。1．1．4基站機房引入雷電當(dāng)移動基站機房建在山頂上，機房位置的海拔高度

5、很高時，直擊雷可能繞過避雷針從橫向及斜面擊中被保護物，這種現(xiàn)象叫雷電繞擊。1．2移動基站的防雷措施為了防止雷電通過基站鐵塔、天饋線以及架空管道破壞基站的正常運行，合理的設(shè)計避雷針并且保證避雷針與樓頂避雷帶或者鐵塔地網(wǎng)的可靠連接尤為重要。而對于饋線來說，由于一般的饋線都較長，很容易受到感應(yīng)雷的影響。對于饋線防雷，最重要的是做好接地工作，用來釋放感應(yīng)電荷。移動基站容易受到雷擊的影響，還有一個重要的原因是一般通信設(shè)備在防雷方面很脆弱。因此，防止感應(yīng)過電壓、過電流對設(shè)備的損壞很重要。對基站內(nèi)的各種電子、電氣設(shè)備采用分流、限壓等方法，通過在電子電器設(shè)備的電源線路、饋線線路及信號線路上分別

6、安裝電源避雷器可以·176·有效的緩解雷擊對精密通信設(shè)備的影響。因此，必須確保通信基站機房內(nèi)設(shè)備的保護接地和工作接地工作。2智能天線在基站天線中的應(yīng)用近年來，天線陣和數(shù)字信號處理相結(jié)合的智能天線技術(shù)取得了很大進展，它被應(yīng)用在移動通信基站中，可以有效的改善移動通信系統(tǒng)性能。智能天線，通常是指帶精密信號處理器的任何天線陣，智能天線可以調(diào)整或自適應(yīng)其波束方向圖，目的是增強感興趣的信號和減小于擾信號。相對于傳統(tǒng)天線來說，智能天線的輻射方向圖可以適應(yīng)不斷變化的電磁場環(huán)境。在無線移動應(yīng)用領(lǐng)域中，智能天線可以通過讓窄波束指向期望用戶，讓零點對準(zhǔn)其他不需要的用戶，從而可以提供更高的系統(tǒng)容量。智

7、能天線引入基站，可以進一步降低功耗電平，并且獲得更高的系統(tǒng)容量和更大的帶寬。同時，采用合適的算法控制智能天線可使多徑信號為零，從而極大的減少多徑信號的衰落，因此智能天線的引入能夠同時降低共道干擾和多徑衰落，所以可以獲得更高的數(shù)據(jù)率。其測向能力也增強了地理位置服務(wù)，使無線通信系統(tǒng)能夠更好地確定特定的移動用戶位置。智能天線采用空分復(fù)用的方式，利用信號在傳播路徑方向上的差別，將時延擴散、瑞利衰落、多徑、信道干擾的影響降低，將同頻率、同時隙區(qū)別開來，和其他復(fù)用技術(shù)結(jié)合，最大限度的利用頻率資源。采用智