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美化天線在移動通信中的應用

文字:[大][中][小] 2019-08-30    瀏覽次數:569    
 1 美化天線的提出
 
    為美化城市視覺環境,消除居民對外露基站天線無線電磁輻射的恐慌和抵觸心理,避免因居民和業主的反對導致新站無法

建設、原有基站被迫搬遷的情況,根據移動通信基站建設方案,結合環境特點,提出了美化天線解決方案。
 
    美化天線也稱為“天線美化”、“偽裝天線”,是指在基本不影響天線輻射性能的情況下,通過多種方式對移動通信基站外露

天線體、饋線、支撐桿進行偽裝和修飾。這樣不僅美化城市的環境,也減少居民對無線電磁輻射的恐慌和抵觸,為加快網絡

建設創造良好的外部環境,同時還可以延長天線的使用壽命,保證通信網絡質量。
 
2 行業特點
 
美化天線從最初“穿衣戴帽”式的簡單粗放,經過多年的發展,整個行業發生巨大的轉變。
 
⑴美化需求的轉變
 
    最初美化天線是網絡工程因為選址難、建站難而不得不進行的、被動的美化處理,但隨著時代的發展,運營商從建設和諧

社會、綠色環保的角度考慮,也為了進一步提高建站效率,開始主動將美化天線納入新站建設和舊站改造中。
 
⑵美化范圍的轉變
 
    美化天線由過去單純地針對移動通信天線產品,逐漸發展到涵蓋天線、饋線、設備、機房、桿塔等天饋系統的綜合美化解

決方案。
 
⑶美化方式的轉變

    傳統的天線美化方式是完全“工程化”的,主要體現一個“遮”字。由于是在天線產品周邊再加罩,對網絡質量產生不同程度

的影響,而“一體化的美化天線”則能夠在同樣具備美化效果的基礎上,很好地避免直接加罩的弊端。
 
3 設計原則
 
    美化天線達到基站建設與城市環境相協調的目的,減少居民對無線電磁環境的恐慌和抵觸。為保證美化天線的偽裝效果、

網絡質量、使用壽命,在美化天線的設計之初應該考慮到以下幾個總體原則:
 
● 具備天線基本輻射性能;
 
● 具備隱蔽或者美化效果;
 
● 產品安裝、運輸便利;
 
● 產品安全、性能保障。
 
    從兩種不同產品性質來看,美化天線有其需要考慮的具體設計條件,故美化天線具有美化外罩產品、一體化美化天線兩種

典型形式。
 
3.1  一體化美化天線技術特征
 
    一體化美化天線實質上是一副具有特殊外觀的基站天線,因此一體化美化天線包括天線所必備的輻射單元、邊界條件、封

裝防護(天線罩)、安裝支架等部件,其中天線罩起到保護天線主體的作用,減緩溫濕度變化、雨淋、攝冰、大風、腐蝕等

因素對天線主體的影響。
 
一體化美化天線設計思路如下。
 
⑴設計要點
 
● 天線罩直接設計成美化造型,省略二次加罩;
 
● 美化外罩作為天線的邊界條件一體化設計;
 
● 采用電調控制技術,天線下傾角調節非常方便,還能實現遠距離控制;
 
● 采用專業仿真軟件和可靠性實驗,保證產品綜合性能和安全質量可靠性。
 
⑵設計理念
 
● 三維電磁輻射邊界進行一體化設計;
 
● 天線陣列與饋電網絡進行一體化設計;
 
● 輻射單元模塊進行一體化設計;
 
● 輻射參數與電路參數進行一體化設計;
 
● 電氣性能與機械性能進行一體化設計;
 
● 電氣性能與制造容差進行一體化設計;
 
● 電氣性能與工藝要求進行一體化設計。
 
3.2   美化外罩技術特征
 
    美化外罩產品指為了滿足移動通信網絡基站建設需要,在標準基站天線外加裝的具有一定美化效果的外罩。對美化外罩來

講,第一要關注其電氣性能,第二關注其美化效果,第三關注其工程性。
 
美化外罩設計要素如下。
 
⑴美化外罩與標準天線間的距離要素
 
    美化外罩在設計時,需要考慮與相應標準天線之間的距離。一般根據電磁波輻射的原理分析,兩者之間的距離最好選為半

波長的整數倍,盡量保證已發生變化的電磁邊界條件與原來的邊界形成周期關系,使得電磁波運行過程中變化最小,從而降

低美化外罩對標準天線性能的影響。
 
⑵美化外罩材料要素
 
    美化外罩在設計時,首先必須考慮用什么樣的材料,不同的材料對電磁波的影響各不相同。在保證材料介電常數和損耗這

兩個重要電氣特性的基礎上,所選材料的機械特性以及物理特性也十分重要:韌性、三大強度(抗拉、抗壓和抗彎曲)、耐

熱性、防水性、耐腐蝕性、加工工藝以及成本都需要全面評估考慮。
 
美化外罩材料的性質分為三大特性:電氣特性、機械特性、物理特性。
 
● 材料電氣特性對美化外罩產品的電路參數和輻射參數有重大影響;
 
● 材料機械特性和物理特性與美化外罩產品的結構、工藝外觀、產品質量安全和可靠性有密切關系。
 
⑶美化外罩形狀要素
 
    美化外罩設計時,不同的外形、尺寸會是不同電磁邊界,都會對產品性能產生一定的影響。
 
⑷美化外罩綜合選型要素
 
    美化外罩產品在應用時,不同的場景要選擇不同外形和顏色的產品,以達到美化的效果,也能與周圍環境更加和諧;不同

的安裝界面,要選擇便于安裝施工的產品,以保證施工過程順利進行;不同高度的站點,要選擇安全可靠性能更高的產品,

甚至是不同廠家的標準天線也要選擇與之合適的外罩產品。
 
⑸美化外罩工程施工要素
 
    美化外罩產品在工程安裝時需要考慮安裝位置的準確性,合理性;以保證得到最佳的輻射效果。
 
4 常用美化天線及其應用
 
    根據應用場景的不同,美化天線可分為基站覆蓋類、小區覆蓋類和室內分布類。
 
⑴宏基站覆蓋,依托建筑物形式根據宏基站美化天線的結構特點和安裝位置,常用的美化方式有以下幾種。
 
● 外墻安裝
 
    主要是通過顏色、圖案偽裝使天線與周圍環境融為一體,減少視覺差異,分為天線直接涂偽裝色和加外罩涂偽裝色兩種,

一般用于安裝在建筑物外墻面的天花開棋牌線美化。產品系列有:排水管、壁掛/變色龍天線等。
 
● 樓面安裝
 
    通過將美化外罩設計成一些樓頂常見物體的外形,將天線隱藏其中,從而達到美化天線的目的。常見的造型有煙囪、方

柱、圓柱、空調室外機、水箱、廣告牌、徽標等,適用于各種樓頂安裝的天線。
 
⑵宏基站覆蓋依托支撐桿塔形式
 
產品落地安裝,可選擇的美化產品包括景觀塔、高桿燈、仿生樹等。
 
⑶分布系統覆蓋,室外小區分布形式
 
    天線安裝在小區地面,向上覆蓋底層住戶;或者天線安裝在對面住宅樓頂或外墻,向下覆蓋高層住戶。
 
● 草坪常見物體,如草坪燈、蘑菇、假山石等。
 
● 道路兩旁常見物體,如路燈桿、廣告箱、指示牌、垃圾桶等。
 
⑷分布系統覆蓋,室內分布形式
 
    產品依托室內天花安裝或依托室內墻面安裝。高檔寫字樓、賓館、酒店內部信號較弱,但傳統天線外露的分布系統無法被

業主接受,如果采用天線暗裝的方式信號衰減較大,無法達到覆蓋效果。通過對室內分布系統的吸頂天線、板狀天線進行偽

裝,既可美化環境,滿足業主要求,又不影響網絡質量。目前常用的室內美化產品有吸頂燈型、壁畫型、排氣扇型、煙感型

等。
 
5 美化天線技術發展方向
 
    隨著移動通信的進一步發展,城市景觀要求逐步提高,再加上居民個人健康意識的提升,美化天線必將得到更廣泛的應

用。美化天線的應用必須滿足4個統一:城市景觀與通信需求的和諧統一,外罩材質與射頻性能的和諧統一,結構設計和安

全維護的和諧統一,建設成本和美化效果的和諧統一。為讓美化天線更好地服務移動通信,各移動運營商和美化天線生產廠

家在不斷探索實踐。今后美化天線可能有以下幾個發展方向。
 
● 小型化:為降低美化難度,改善美化效果,在滿足覆蓋效果的前提下,美化天線和美化天線外罩將越來越小。
 
● 有源無源一體化:基站機房的選址、饋線的走線是城區建站的難點,將天線、美化外罩、功率放大器融為一體形成有源

天線。基站近端與遠端分離,只需要一根光電復合電纜即可實現遠端所有射頻功能,無需拉遠基站、傳輸設備,建站難度將

大大降低。
 
● 天饋一體化:在一些特殊場景,如馬路邊,將天線、饋線、路燈桿融為一體,形成天饋一體化路燈桿,可達到最佳美化

效果。天饋一體化設計可同樣應用于監控桿、旗桿等。
 
● 造型多樣化:現有美化天線雖然品種不少,但大多形式單一,并已應用較長時間,居民很容易識別這類美化產品,美化

效果越來越差。為達到理想的美化效果,必須對美化產品和美化方案不斷創新,美化天線要貼近生活、形式多樣。
 
● 實用性:目前的美化產品均是仿造各種景觀外形,并沒有實際功效,時間一久難免會讓人生疑。讓美化體具有實物的功

能,可加強美化效果,保證長久的偽裝性。
 
● 信息化:建立完善的美化天線庫對于整個美化天線建設有著極其重要的作用,對美化天線的設計具有指導意義。各移動

運營商應建立規范的美化天線方案庫,制定合理的建設流程,并不斷完善優化。
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