不同系统天线隔离度研究

摘要：论述了影响天线的主要性能参数，介绍了国内主要的集中通信系统之间的天线干扰和彼此之间隔离度，基于该隔离度，通过工程设计设置了不同系统的天线之间的隔离方法。

关键词：基站天线；隔离度；距离

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）06-0048-02

1 引言

移动通信系统中，基站天线是通信的核心部件，其用于发射或接收电磁波。在规划基站天线时，至少要考虑下倾角、方向角、天线间的距离、天线分集距离以及天线挂高等参数。天线之间是通过电磁耦合进行通信，然而，当天线距离太近时就会出现不期望的信号干扰，因此，天线之间的隔离度是实现电磁耦合所必须的重要参数。

2 系统间干扰分析

2.1 杂散干扰

对于发射机中的功放器、滤波器、混频器等，常常会在期望的工作带宽以外产生不期望的辐射信号分量，例如：包括谐波分量、热噪声、寄生辐射、发射机互调、频率转换产物等，这些都属于杂散干扰。

2.2 互调干扰

互调干扰包括发射分量与干扰源形成的互调干扰、多个干扰源形成的互调干扰以及交叉调制干扰3种。

多干扰源形成的互调干扰是基于被干扰系统接收机的非线性，两个或更多个干扰信号分量的强度比较高时所产生的互调产物。

发射分量与干扰源形成的互调干扰是基于双工器滤波特性不理想，所引起的被干扰系统发射分量泄漏到接收端，与干扰源在非线性器件上形成互调。

交叉调制是基于接收机非线性引起的，被干扰系统的发射信号与靠近接收频段的窄带干扰信号相混合，就会产生交叉调制。

2.3 阻塞干扰

阻塞干扰指：有用信号信号加入接收机的同时也有强干扰信号也同时加入，强干扰会影响接收机的非线性器件饱和性，从而使得非线性失真。如果只有有用信号，在信号过强时，也容易产生振幅压缩，严重时就会阻塞。

产生阻塞的主要原因：器件的非线性，尤其是引起交调、互调的多阶产物，此外，接收机的受限动态范围也有可能导致阻塞干扰。

互调干扰出现的原因在于：当器件工作在多个频率时，这多个频率相互调制会产生新频率，如果新频率落在工作频段内，就会产生干扰，然而，这种干扰可以通过频率规划进行避免。因此，在此不考虑互调干扰的影响，仅考虑杂散干扰和阻塞干扰对共址时的干扰。

3 各系统间的隔离度分析

为了避免不同系统间的干扰，并减小其对通信质量的影响，都会要求不同基站天线间的耦合损耗大于一个最小门限，该耦合损耗就是隔离度。

3.1 系统间隔离要求

根据各系统的干扰指标，分别计算不同系统的杂散干扰隔离度要求和阻塞干扰隔离度要求，得到如下的隔离度结果。

（1）GSM（GSM900、DCS1800）系统对其它系统的干扰隔离度要求。

根据GSM900、GSM1800基站對其他系统的阻塞干扰隔离度要求、杂散干扰隔离度要求，计算不同系统之间的隔离度。

GSM900分别于GSM1800、CDMA800、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE的隔离度为39dB、34dB、34dB、32dB、34dB；

GSM1800分别于GSM900、CDMA800、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE的隔离度为39dB、34dB、34dB、32dB、34dB。

（2）CDMA系统对其它系统的干扰隔离度要求。

根据CDMA基站对其他系统的阻塞干扰隔离度要求、杂散干扰隔离度要求，得到如下的隔离度结果：

CDMA800分别于GSM900、GSM1800、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE的隔离度为63dB、83dB、83dB、83dB、82dB。

（3）WCDMA系统对其它系统的干扰隔离度要求。

根据WCDMA基站对其他系统的阻塞干扰隔离度要求、杂散干扰隔离度要求，得到如下的隔离度结果；

WCDMA分别于GSM900、GSM1800、CDMA800、TD-SCDMA、TD-LTE的隔离度为35dB、44dB、32dB、33dB、33dB。

（4）TD-SCDMA系统对其它系统的干扰隔离度要求。

根据TD-SCDMA基站对其他系统的阻塞干扰隔离度要求、杂散干扰隔离度要求，得到如下的隔离度结果。

TD-SCDMA分别于GSM900、GSM1800、CDMA800、WCDMA、TD-LTE的隔离度为35dB、44dB、31dB、33dB、34dB。

（5）TD-LTE系统对其它系统的干扰隔离度要求。

根据TD-LTED频段基站对其他系统的阻塞干扰隔离度要求、杂散干扰隔离度要求，得到如下的隔离度结果。

TD-LTE分别于GSM900、GSM1800、CDMA800、WCDMA、TD-SCDMA的隔离度为35dB、44dB、66dB、33dB、33dB。

（6）系统间隔离要求。

根据以上计算，各通信系统间隔离要求总结如下：（单位：dB）

3.2 系统间天线安装隔离要求

根据以上各系统间隔离要求，假设两系统天线均为Allgon 722702同向覆盖，则各通信系统隔离要考虑不同系统之间的距离。

其中理论分析中，CDMA与DCS1800、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE的隔离距离达到82dB，需要水平隔离225.5米或垂直隔离7.3米，GSM900与CDMA之间的水平隔离22.56米或垂直隔离2.31米，其他各系统之间的隔离度均可通过小距离间距即可实现隔离效果。而高距离的隔离要求在工程上是很难实现的。实际测量各厂商的CDMA基站设备，指标一般都远好于协议规定的最低要求。工程上一般采取CDMA天线与其它系统天线垂直隔离2～3米，对应的隔离度约60～70dB。

4 天线安装要求

天线在安装时，需要依据如下的原则进行设置，用于得到理想的覆盖，同时减少天线之间的干擾：

（1）天线周围的净空要足够宽，一般设置为50～100m，天线底部要高出周围环境一定距离，一般要高出5m以上。

（2）如果天线安装在墙面，天线与墙面的夹角要大于75°。

（3）空间分集天线的间隔距离主要考虑接收天线分集距离、天线隔离度两个方面的影响。

（4）基站天线安装时应避免天线主瓣被山体或高大建筑遮挡。

5 天线隔离措施

一般采用以下方法实现系统间隔离度：

（1）不同系统的天线之间增加隔离物，提高不同天线之间的隔离度；

（2）不同系统的天线之间保持足够的距离，实现空间上的相互隔离；

（3）若存杂散干扰，则在产生干扰的系统方增加可以减少杂散损耗滤波器，改善隔离度性能；

（4）若存在阻塞干扰，则在被干扰的系统方增加可以提高隔离度性能的滤波器。

在空间条件可以满足的前提下，一般都会优先考虑提高天线之间的距离进行改善。而在工程实施时，一般采用垂直空间隔离、水平空间隔离或两种混合的方式在不同的平台、不同的位置、铁塔等进行隔离。

6 结语

在商业密集区，无线环境性对复杂，城市建设中的通信环境也常常会变化，也导致会经常调整基站天线。为了得到需求的天线性能，对已有基站设备和基站天线进行调整，仅仅通过调整天线之间的距离以增加隔离度是不够的，还需要提高天线本身的隔离效果，不仅用于提高无线网络的防干扰，还可以节约成本。

参考文献

[1]啜钢，王文博，常永宇.移动通信原理与应用[M].北京邮电大学出版社，2002.

[2]杨大成.cdma2000技术[M].北京邮电大学出版社，2000.

[3]张传福.CDMA网络规划中的关键性问题[J].信息网络，2008，（10）：49-52.

[4]赵琦，鄢华，张莹.CDMA无线网络工程规划分析[J].电信工程技术与标准化，2011，24（12）：70-73.

Abstract：The main performance parameters affecting the antenna are discussed， and the antenna interference and isolation between the main centralized communication systems in China are introduced. Based on this isolation degree， the isolation methods between the antennas of different systems are set through engineering design.

Key words：base station antenna；isolation；distance