隨環(huán)境而變化的特殊天線用途詳述

　　直放站天線

　　移動通信直放站是為消除移動通信網(wǎng)的局部范圍信號盲區(qū)或弱信號區(qū)而設計的通信設備。 直放站通常分為兩種：即射頻直放站和光纖直放站。它與基站相比有結構簡單、價格低廉、安裝方便等優(yōu)點，通過架設直放站不但能改善覆蓋效果，同時能大大減少投資成本。直放站被廣泛應用于商場、停車場、機場、地鐵、高速公路、體育館等基站信號所無法到達的信號盲區(qū)，同時對于消除城市因受高樓大廈影響而產生的室外局部信號陰影區(qū)或邊遠郊區(qū)個別村鎮(zhèn)的弱信號區(qū)也具有相當好的覆蓋效果。直放站本身不產生容量，它只是擴展或延伸了施主基站的覆蓋。直放站也存在一些問題，例如：直放站干擾成為移動通信網(wǎng)絡日常最常見的干擾之一，如果處理不當，會給網(wǎng)絡性能帶來負面影響。

　　直放站前向放大器放大基站至移動臺的下行信號，反向放大器放大移動臺至基站的上行信號，增益一般在40～80dB，噪聲系數(shù)為8～10dB。由于上下行信號頻率有一個間隔，雙工器和前端濾波器方便地將兩路信號分開。朝向基站的天線稱為施主天線或源天線，作用是溝通基站和直放站間的鏈路，故一般采用方向性很強的定向天線，增益一般大于20dBi。直放站的服務天線（重發(fā)天線）或稱工作天線，其作用與基站天線相同。射頻直放站的天線隔離即施主天線和覆蓋天線之間的間隔，最小應高于放大器增益10～15dB，否則系統(tǒng)可能會發(fā)生自激。如果射頻直放站的下行放大器增益為70dB，則所需的間隔至少應為85dB。

　　室內覆蓋天線

　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市中高樓密度不斷增大，地下設施也日益增多，導致移動通信的信號傳播受到嚴重影響，從而形成移動通信的許多盲區(qū)和死區(qū)。移動終端在室內的使用量已超過60%，用戶對移動通信網(wǎng)絡質量的要求也越來越高，因此室內需要良好的移動信號覆蓋。如果通過室外宏蜂窩覆蓋室內，在密集城區(qū)要達到深度覆蓋的要求，需要預留出足夠的穿透損耗余量，這樣的話必然使小區(qū)的覆蓋半徑減小，會導致室外站點數(shù)目的增加。另外，室外宏蜂窩過于密集，會出現(xiàn)大量的越區(qū)覆蓋，影響室外的網(wǎng)絡質量。因此，需要特殊的室內覆蓋系統(tǒng)來解決室內覆蓋問題。對于室內覆蓋系統(tǒng)，天線是系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。

　　室內分布天線系統(tǒng)是通過光纖、電纜等傳輸媒體將基站信號傳送至無線電波難以到達的區(qū)域，再經(jīng)過天線發(fā)射出去。信號源可以是微蜂窩，也可以是宏蜂窩或者用無線耦合的方式從宏蜂窩取得信號。設計的關鍵是要考慮室內與室外的隔離度，室內外系統(tǒng)采用同一頻率時，建筑物的穿透損耗提供了一定的天然隔離度，設計的目標仍然是在滿足室內覆蓋與容量要求的情況下盡可能地減少室內信號的外泄。

　　室內天線用戶可根據(jù)頻段和覆蓋的場所不同所選擇不同的天線類型。室內天線要在室內這種特殊環(huán)境下工作，因此對天線的基本要求是體積小、重量輕、外形美觀大方。室內天線有全向天線（安裝在屋頂）或定向天線（主要安裝在墻壁），天線的尺寸根據(jù)實際情況不同的要求，增益一般在2～7dBi之間，在選擇安裝時應盡可能避免與其他電子設備靠近，以防止干擾，同時應盡量將天線安裝于距通話手機1m以外的位置，避免由于通話用戶距離天線過近導致手機發(fā)射功率到達基站過大對基站造成的阻塞，另外應將天線放置在較高的，無阻擋物或離墻壁、柱子等阻擋物足夠遠的區(qū)域，盡可能創(chuàng)造一個視距傳播環(huán)境。

　　隧道覆蓋天線

　　隧道主要分為鐵路隧道、公路隧道、地鐵隧道等多種。不管是那種隧道，都存在長短不一的狀況。短的隧道只有幾百米，而長的隧道有十幾公里。因此對于每段隧道的解決方案可能都會有所區(qū)別，必須根據(jù)實際情況來選定覆蓋解決方案。

　　長度較短的隧道可以采用單根天線進行覆蓋。這是一種簡單經(jīng)濟的方案。在實際工程中，可以根據(jù)隧道口的安裝條件及隧道長度來選擇合適增益的天線對隧道進行覆蓋。在安裝條件許可時，可以選擇高增益的天線。另外單根天線不足于覆蓋整個隧道時，可以采用從隧道兩頭各用一個天線同時朝隧道內覆蓋的方式。一般來說隧道內部覆蓋與隧道外部的覆蓋可以一起考慮，用同一小區(qū)對隧道內外同時進行覆蓋。

　　對于中等長度的隧道，一種解決方案是根據(jù)隧道的長短不同，在隧道中安裝不同數(shù)量的雙向天線與放大器。

　　對于比較長的隧道，信號在傳輸過程中的損耗也比較大，這時傳輸?shù)桨l(fā)射天線的信號就很微弱了，很難保證覆蓋。對此可以采用光纖直放站遠端串聯(lián)的方式作為長隧道的覆蓋，其優(yōu)點在于：遠端每次對信號進行一次放大，可以盡可能地減少信號的損耗。

　　泄漏電纜是隧道覆蓋的另一種方案。電磁波在泄漏電纜中縱向傳輸?shù)耐瑫r通過槽孔向外界輻射電磁波，外界的電磁場也可通過槽孔感應到泄漏電纜內部并傳送到接收端。泄漏電纜的傳輸損耗大，僅適用于覆蓋要求高而均勻的場景。由于線性損耗對饋線首末端的信號強度影響很大，而耦合損耗導致在電纜信號泄漏區(qū)域有良好的覆蓋，但在超過50m的區(qū)域里幾乎沒有覆蓋。

　　海域覆蓋天線

　　我國沿海一些省份有漫長的海岸線，這種特殊場景的覆蓋需要的不是容量，而是低成本的廣域覆蓋。遠程覆蓋基站是提供這種特殊場景覆蓋的最佳解決方案。遠程基站的覆蓋效果與地形條件十分相關，需要海岸有理想的制高點來架設天線。

　　對于海域覆蓋，要求覆蓋盡可能的遠，但電磁波的傳播會受到地球曲率的影響。假如用戶一旦進入地球凸面的陰影區(qū)的話，就不可能通過提高功率或靈敏度來改善覆蓋。因此，要通過提高天線高度來克服地球曲率的影響。如果地球半徑按照6400km來計算，海岸有高度400m的山頂可以利用的話，在只考慮直射路徑的情況下，覆蓋能達到72km左右；如果考慮上大氣折射等因素，遠程基站的海面覆蓋可以達到100km左右。如果海岸有500m的山頂可以利用，在考慮大氣折射等因素后，遠程基站的海面覆蓋可以達到110km左右。

　　另外，為了擴大海域覆蓋的范圍，加塔頂放大器也是通常考慮的方法。增加天線高度必然會帶來饋線加長，損耗加大，這時就需要增加塔放來補償饋線損耗。