美化罩对TD-LTE天线的性能影响测试分析

盛立峰,赵悠然,吴振浙,梅士华( 中国移动通信集团浙江有限公司，杭州 300； 中国移动通信集团设计院有限公司浙江分公司，杭州 300）

美化罩对TD-LTE天线的性能影响测试分析

盛立峰1,赵悠然2,吴振浙2,梅士华2
(1 中国移动通信集团浙江有限公司，杭州 310012；2 中国移动通信集团设计院有限公司浙江分公司，杭州 310012）

摘 要通过对不同尺寸的方柱形和圆柱形美化罩进行测试分析，探讨美化罩尺寸和形状对TD-LTE天线的性能影响，同时调整美化罩与天线的相对位置，研究美化罩的安装方式对TD-LTE天线的性能影响。

关键词美化罩；TD-LTE；天线性能

1　引言

2014年是4G商用元年，截至2014年底，浙江TD-LTE基站建设数量已达到6万。由于TD-LTE网络建设密集度变高，人们对基站的敏感度愈加提高，城区中的基站选址建设日益困难，对天线进行美化罩遮蔽变得尤为重要。

TD-LTE D频段、F频段都存在频段高、绕射能力差、穿透损耗大等特点。在天线外加罩美化，等同于对天线阵子进行了二次阻挡，对天线的辐射性能产生了影响。市场上常见美化天线分为两类：普通天线外加美化罩；一体化美化天线。一体化美化天线中天线振子与天线美化外罩一体化设计，不需要二次加罩。

此次研究只考虑普通天线加美化罩形式。市场上美化罩大多不是天线厂家设计生产，美化罩的形状、尺寸和安装的位置都各有不同，目前浙江未对加美化罩后TD-LTE覆盖性能进行详细的研究，也未对美化罩等要求进行过标准化规范，因此特提出该课题研究。现网中应用较多的美化罩形状为方形与圆形两种，此次研究仅对方柱及圆柱型美化罩进行对比研究，定量分析美化罩对天线辐射性能的影响，并给出美化天线在现网的应用建议。

2　美化罩对天线性能影响的实验测试

本次研究在实验室选取一款FAD宽频天线，分别选用两个厂家的美化罩进行对比试验：厂家1的美化罩主要用于对比相同柱形、不同尺寸的情况下，加美化罩前后天线各项指标对比测试；厂家2的美化罩主要用于对比相同尺寸下、不同柱形的情况下，加美化罩前后天线各项指标的对比测试。

2.1对天线前后比的影响

前后比指主瓣的最大辐射方向的功率通量密度与相反方向附近的最大功率通量密度之比值，即表明了天线对后瓣抑制的好坏，前后比越大，抑制效果越好。天线加美化罩后，信号在美化罩内发生反射，导致前后比降

低，影响覆盖。

首先在不加美化罩的情况下测试天线广播波束前后比，然后在保持天线姿态不变化的条件下，分别给天线加上各种形状及尺寸的美化罩，再次进行测试。此款测试天线前后比指标要求：“≥28”，加罩前后测试数据皆在合格范围内。由结果可以看出，F/D频段在加美化罩后都会使天线前后比减小，向恶化的趋势发展。此实验是在暗室中进行，条件较理想化，若在实际工程使用时，美化罩中有大量金属支架及抱杆，这会使天线前后比更加恶化，将影响天线覆盖。故选择相对影响小的美化罩形状及尺寸，有利于降低美化罩对天线性能的不良影响。相比之下，在F/D频段时，小尺寸、圆柱形美化罩对天线性能影响较小。

2.2对天线波瓣宽度的影响

天线垂直波瓣宽度及水平波瓣宽度决定了天线的覆盖范围。若加美化罩后波瓣宽度变小，则覆盖范围变小，边缘信号变弱，小区切换时掉线率升高；若波瓣宽度变宽，则会对相邻小区造成干扰。

同样，首先在不加美化罩的情况下测试天线单元波束垂直波瓣宽度及水平波瓣宽度，然后在保持天线姿态不变化的条件下，分别给天线加上各种形状及尺寸的美化罩，再次进行测试。由结果可以看出，在F/D频段加美化罩后天线垂直波瓣宽度及水平波瓣宽度都有变小的趋势，这将减小覆盖范围。若在实际工程中使用美化罩方式遮蔽天线，建议适当减小站间距，而得到良好的覆盖效果。对于美化罩选用的角度来看，建议F/D频段选用小尺寸、圆柱型美化罩对原有天线性能影响较小。

2.3对天线增益的影响

信号穿透美化罩时，会有一定吸收损耗，则降低天线增益，影响覆盖范围。此实验中增益指标仅指天线辐射方向上的最大增益，其变化仅该方向的变化，不体现整体增益变化。

仍然采用同样方式，首先在不加美化罩的情况下测试天线单元波束增益，然后在保持天线姿态不变化的条件下，分别给天线加上各种形状及尺寸的美化罩，再次进行测试。由结果可以看出，因F/D频段较高，信号穿透美化罩时的穿透损耗更为明显，频段越高增益降低越明显。若在实际工程中使用美化罩方式遮蔽天线，同样建议适当减小站间距，而得到良好的覆盖效果。对于美化罩选用的角度来看，建议F/D频段选用小尺寸、圆柱型美化罩对原有天线性能影响较小。

3　美化罩对天线性能影响的现网测试

为了更直观对比加美化罩前后天线性能情况，我们继续在现网中进行覆盖拉远测试。此部分测试主要针对单小区RSRP指标的对比。同样采用实验室测试时选取的FAD宽频天线，美化罩仍然采用实验室测试中的两个厂家的不同柱形、尺寸的美化罩，本部分测试除了对比相同柱形、不同尺寸及相同尺寸、不同柱形的两种情况下，加美化罩前后RSRP指标外，还加入了天线与美化罩安装位置不同的测试，即通过不同的安装方式，使天线与美化罩平行及天线正对美化罩拐角的两个安装方式。

我们在某市选择了1个测试点，该测试小区所在站点站高31.8 m，周边地势平坦，无明显阻挡，可以近似认为接近自由空间损耗。测试时间选择在晚上进行，同时在不影响现网的前提下，适当关闭周围基站，使测试小区基本形成孤岛覆盖，周边无明显邻站信号覆盖。为了满足周边地形平坦、无明显建筑物或山体阻挡的要求，选择了测试站点东部区域，测试半径为1.2 km，全程6.2 km，测试过程中车辆以30 km/h速度前行，以获得较均匀的数据。

3.1方柱型美化罩不同尺寸测试分析

与实验室测试相类似，首先在不加美化罩的情况下测试RSRP，然后在保持天线姿态不变化的条件下，分先后给天线加上不同尺寸的美化罩，天线与美化罩保持平行状态，多次进行测试。而且每次路测的路线完全一致，为了便于对比，将两次路测结果中相同点RSRP值

进行相减，由此可以看出，裸天线的覆盖效果要好于加美化罩后的覆盖效果，小尺寸美化罩的覆盖情况远好于大尺寸美化罩的覆盖情况，对比大尺寸美化罩的覆盖指标高出56%。天线法向30°范围内小尺寸美化罩覆盖效果明显好于大尺寸美化罩。不同尺寸测试数据如表1所示。

表1 不同尺寸测试数据

3.2不同柱形测试分析

保持天线姿态不发生改变的前提下，在天线加上圆柱型直径700 mm的美化罩，再次与之前测试保持完全一致的路线进行路测，为了便于对比，将两次路测结果中相同点RSRP值进行相减，由此可以看出，圆柱的覆盖情况远好于方柱的情况， 对比方柱的覆盖指标高出52%。但离测试点0.5 km范围内方柱美化罩覆盖效果要优于圆柱美化罩的覆盖效果。不同形状测试数据如表2所示。

表2　不同形状测试数据

3.3方柱型美化罩不同安装方式测试分析

保持天线姿态不发生改变的前提下，调整边长为700 mm的方柱型美化罩的安装方式，使天线正对美化罩拐角方向，再次进行路测，且路线保持一致，为了便于对比，将两次路测结果中相同点RSRP值进行相减，由此可以看出，天线与美化罩平行时的覆盖效果要好于天线正对美化罩拐角的安装方式，比天线正对美化罩拐角的安装方式覆盖指标高出10%。但天线法向30°范围内天线正对美化罩拐角安装方式覆盖效果要优于天线与美化罩平行的安装方式。不同安装方式测试数据如表3所示。

天线正对美化罩拐角与天线平行于美化罩测试结果差值　图例　范围　占比x＜-10　1% -10≤x＜-5 9% -5≤x＜-3　12% -3≤x＜-1　21% -1≤x＜0　12% 0≤x＜1　13% 1≤x＜3　16% 3≤x＜5　9% 5≤x＜10　7% 10≤x　0%合计X≥0　45%

4　结论及下一步研究方向

通过实验室及现网测试，基本得出相同趋势：小尺寸、圆柱型美化罩的覆盖性能相对要优于其他形态美化罩，且天线与美化罩平行安装时的覆盖效果要好于天线正对美化罩拐角的安装方式。建议实际工程中，在不影响安装及后期维护的前提下尽量选取小尺寸美化罩；配合建筑物整体外形最好设计圆柱形的美化罩；对于方柱型美化罩在设计安装过程中，应避免天线正对美化罩拐角位置的安装情况。

本次研究是从美化罩外形、尺寸、安装方式三种情况进行了实验室及现网覆盖测试，但是组网情况下的多个美化站点同时使用对网络的影响还需要进一步的分析。

参考文献

[1] 胡洋. 方柱形天线美化外罩对天线电性能的影响[J]. 移动通信， (16).2010.8.P11-14.

Test and analysis of embellishes antenna impact on the performan-ce of TD-LTE antenna

SHENG Li-feng1, ZHAO You-ran2, WU Zhen-zhe2, MEI Shi-Hua2
(1 China Mobile Group Zhejiang Co., Ltd., Hangzhou 310012, China； 2 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Zhejiang Branch, Hangzhou 310012, China)

AbstractThrough the test analysis of different sizes of square and round embellished antenna,to explore the the size and shape of embellished antenna impact on the performance of TD-LTE antenna, while adjusting the relative position between embellished antenna and antenna, researching the installation of embellishes antenna impact on the performance of TD-LTE antenna.

Keywordsembellished antenna； TD-LTE； antenna

收稿日期：2015-04-22

中图分类号TN929.5

文献标识码A

文章编号1008-5599（2015）11-0060-04