1 引言

基站天線用于將發射機饋給的射頻電能轉換為電磁波能，或者把電磁波能轉化為射頻電能并輸送到接收機。天線的工作帶寬、轉換效率以及滿足覆蓋要求的方向圖性能是設計方案的基本考慮要素。此外，一款優秀的產品還會綜合考慮制造工藝、生產成本等因素。

目前市場上有眾多基站天線產品，其設計各不相同，但基站天線的主體結構均由外罩、反射板、饋電網絡以及振子組成。手動電調天線/遙控電調天線（MET/RET）還包括移相器。

2 基站天線的結構

天線外罩是保護天線系統免受外部環境影響的結構物。它應具有良好的電磁輻射透過性能，且在結構上能經受外部惡劣環境（如暴風雨、冰雪、沙塵以及太陽輻射等）的侵襲。使用天線罩可以保證天線系統的工作性能穩定可靠，同時減輕天線系統的磨損、腐蝕和老化，延長使用壽命。另外天線外罩可以降低風負荷和風力矩，減小轉動天線的驅動功率，減輕機械安裝件的重量，減小慣量，提高固有頻率。

基站天線使用的外罩材料主要有玻璃鋼、PVC和ASA。GRP外罩強度高，重量重，損耗大，通常用于多頻或大尺寸天線。PVC和ASA外罩強度不如GRP外罩，通常用于單頻或小尺寸天線，損耗小，成本也更低。反射板起著支撐天線各部件的作用，而反射板的形狀主要影響天線的前后比特性及水平面輻射方向圖。反射板的設計需依據振子及饋電網絡的設計方案而定，目前市場上各品牌天線大相徑庭，主要區別體現在振子及饋電網絡的設計方案上。

饋電網絡的作用是將射頻電能按照一定關系分配到各個輻射單元，分配的幅度比和相位差決定了輻射方向圖和增益。有基于同軸電纜和基于微帶線的設計。振子是基站天線最重要的部件之一，其設計方案的好壞直接決定了天線的輻射性能。雖然輻射單元的結構形狀各異，但從輻射原理上可分為微帶貼片和對稱振子兩種方案。

移相器是電調天線的核心部件，通過調節分配到各輻射單元的相位差實現下傾角的變化。改變相位差主要有兩種途徑：一是改變饋電點位置；二是使用介質移相。

3 波爾威天線設計方案

設計獨特的天線安裝套件不僅可以方便穩固地安裝，還可提供精確自由的波束角下傾調整。波爾威基站天線產品涵蓋了700 MHz、800 MHz、900 MHz、1800/1900 MHz、2100 MHz、2.3 GHz、2.5 GHz、2.6 GHz等各種頻段，具有單頻、雙頻、三頻、雙單頻、雙雙頻等多種模式。波爾威基站天線在增益、方向性、賦型精確度等方面具有良好的表現，而且體積小、重量輕、設計細膩、造型美觀，使用壽命在15年以上，是目前全球著名的、極具影響力的品牌，擁有的天線專利超過133項。

3.1 振子

波爾威振子技術在性能、制造工藝、成本的推動下進行如下演進：

●　對數周期振子（2G，典型ALP系列）；

●　偶極子（2G，典型City、Metro系列）；

●　貼片（2 G，典型U r b a n系列）；

●　縫隙耦合貼片振子（2G，典型Xurban、Xmetro、ALX系列）；

●　縫隙耦合貼片（A C P）振子（2G，雙頻，典型A LXC /A L V C系列）；

●　縫隙耦合貼片（3G，雙頻，三頻，寬頻，典型UX、UXM系列）。

3.1.1 ACP振子結構

波爾威在新型天線的設計上全面采用此技術，這種技術的設計難點在于諧振頻率需考慮貼片尺寸、縫隙尺寸、縫隙與貼片間距、饋電波長等多種因素。恰當的設計能實現諸多優點，如：優異的寬頻及多頻性能；饋電點與貼片無金屬接觸，降低互調風險；極化純度提升分集增益；縫隙耦合貼片振子的輻射單元為對稱結構的正方形，可實現對稱電流；底板的縫隙開槽由高精度的數控機床制作（真正意義上的±45°位置），使得RF輻射器不會在物理結構上發生偏差，而傳統的偶極子設計即使在最佳調整位置上也存在最多5°的偏離。

3.1.2 ACP振子應用效果

ACP振子結合對稱的饋電網絡以及移相器，使得波爾威天線具有優異的性能：

●　對比偶極子縫隙耦合貼片振子提升正交極化比約2~5 dB；

●　縫隙耦合貼片振子提升小區邊緣（±60°）分集增益約1 dB；

●　提升水平跟蹤特性（雙極化天線的兩振子分別覆蓋的水平場圖的對稱性）；

●　±45°端口對稱性；

●　實現不同傾角、頻率及電子下傾角下出色的方向圖性能；

●　實現不同傾角、頻率及電子下傾角下增益的一致性。

3.2 饋電網絡

波爾威基站天線完全采取了一體化的設計理念，將天線內部的輻射源/反射源/分配網絡/接頭和尾纖全部做在一塊母板上。輻射源饋電采用微帶線結構，最大限度減少焊接點和可動部件，確保天線使用壽命超過15年。

波爾威公司天線在全球使用的統計結果發現，天線因發生故障需要返修的比例小于0.02%。很多廠商的天線內部結構為獨立單元構成，輻射源饋電采用同軸電纜方式，存在較多的焊接點和可動部件，增加了天線發生故障的可能性。

另外，波爾威天線的安裝過程全部由機器完成，當天線批量生產時，能夠確保所有天線的電氣性能指標完全一致。其他廠商天線的安裝基本由手工制作完成，當批量生產時，無法保證所有天線的電氣性能指標一致，因此經常出現同一批天線的驗收測試結果偏差較大，有時甚至導致部分天線被退貨。波爾威天線饋電網絡設計方案與傳統天線產品的比較見表1。

3.3 移相器

波爾威移相器采用滑動介質設計，基于阿爾貢A E D T技術，始于1 9 9 6年。其設計簡潔，不含可動金屬部件，在最小化互調風險的同時實現低損耗，可提高單位長度上天線的增益。

3.4 三頻、雙頻天線設計

縫隙耦合貼片和移相器技術帶來了優異的多頻天線設計方案（各頻段獨立電調、使用集成濾波器、重量極輕），其簡潔的設計不僅有效消除內部電磁干擾，也極大地減輕了自身重量。

3.5 反射板

波爾威復合結構反射板在減輕重量、提高機械強度以及改善輻射性能方面做了重大改進。如圖1所示，在±6 0°方向上水平分量與垂直分量的差異復合結構反射板比普通結構反射板提高了2 。 5 d B，前后比在180°方向由25.3 d B提高到32.1 dB。

3.6 外罩與反射板

天線外罩有兩種結構設計：拉伸鋁板+ PVC（或ASA） 外罩和鈑金結構+ GRP 外罩。大多數天線外罩形式為“管狀”體＋頂蓋，底部設有出水孔以排出天線內部冷凝水。波爾威產品所采用的外罩材料均通過各種環境的長期實踐檢驗，使用壽命在15年以上，且外形結構在設計階段通過風洞測試加以驗證，能很好地消除風負荷和風力矩。

3.7 天線支架及安裝

波爾威天線可調下傾角支架型號是統一的，適合波爾威公司所有各型號的天線，不會在物流/供貨/現場安裝方面造成麻煩。其他廠商天線支架型號較多，要根據天線型號和用戶要求配套，物流、供貨、現場安裝方面容易混亂。

波爾威天線下傾角可調支架不但可實現垂直傾角調節，而且可以進行水平角度調節和墻面安裝，不需專用工具。某些廠商的天線墻面安裝支架為特殊類型，不能實現水平角度調節。

4 結束語

波爾威在天線設計上遵循嚴格的設計規范，其本身也是設計規范的引領者。除了在設計各階段擁有完善的驗證流程，生產中也具有嚴密的測試手段及質量控制方法。所有這些措施使得波爾威天線具有業界領先的低退換率和高質量保證，贏得了廣大客戶的信賴。