第3章信號(hào)室內(nèi)覆蓋的基本原理3.1信號(hào)室內(nèi)覆蓋技術(shù)簡介

3.2室內(nèi)信號(hào)分布系統(tǒng)的組成3.3信號(hào)源

3.4信號(hào)分布方式

3.5室內(nèi)信號(hào)覆蓋常用器件

3.1信號(hào)室內(nèi)覆蓋技術(shù)簡介

在移動(dòng)通信發(fā)展的早期，移動(dòng)通信信號(hào)對(duì)建筑物內(nèi)部的覆蓋主要是通過室外宏蜂窩基站發(fā)出的無線電波穿透墻體來實(shí)現(xiàn)的。但是隨著人類社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，城市土地資源日趨緊張，建筑物越蓋越高，單體越修越大，樓群越建越密集，加之城市地下空間的開發(fā)利用，造成了巨大的穿透損耗，使得通過室外基站覆蓋室內(nèi)的方式變得越來越不可能，因?yàn)檫@不僅僅是信號(hào)衰減嚴(yán)重的問題，而且還會(huì)引起建筑物高層信號(hào)的嚴(yán)重干擾。同時(shí)由于人們對(duì)電磁輻射的擔(dān)憂，也使得城市宏蜂窩基站站址資源的獲取變得越來越困難。

與此相反的是，隨著移動(dòng)通信的迅猛發(fā)展，特別是移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，室內(nèi)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量占比越來越大，移動(dòng)通信室內(nèi)信號(hào)的優(yōu)劣關(guān)乎著移動(dòng)通信用戶的體驗(yàn)，進(jìn)而會(huì)影響到移動(dòng)通信用戶的發(fā)展。

為解決以上問題，目前最有效的方法就是建設(shè)移動(dòng)通信信號(hào)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，從而達(dá)到消除室內(nèi)覆蓋盲區(qū)，抑制干擾，為室內(nèi)的移動(dòng)通信用戶提供穩(wěn)定、可靠的信號(hào)，使用戶在室內(nèi)也能享受高質(zhì)量的個(gè)人通信服務(wù)的目的。

室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)是指通過室內(nèi)天饋線分布系統(tǒng)將移動(dòng)通信的無線信號(hào)較均勻地分布于建筑物室內(nèi)，用于改善建筑物室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的系統(tǒng)。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要針對(duì)重點(diǎn)樓宇、各種場館、隧道、地鐵等多種公共場所，是吸收室內(nèi)話務(wù)的有效方式，也是提高無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的主要手段之一。

室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的覆蓋方式相對(duì)于利用室外基站對(duì)室內(nèi)進(jìn)行覆蓋的方式具有更多優(yōu)點(diǎn)，具體比較見表3.1。表3.1室內(nèi)覆蓋方式與室外基站覆蓋方式的比較一個(gè)好的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)應(yīng)滿足以下幾個(gè)要點(diǎn)：

(1)以最少的設(shè)備滿足設(shè)計(jì)要求；

(2)不會(huì)因增加室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能；

(3)兼容所有移動(dòng)通信體制，且增加新的系統(tǒng)簡單方便；

(4)使用壽命長，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控能力，維護(hù)管理方便；

(5)綜合性價(jià)比較高。

3.2室內(nèi)信號(hào)分布系統(tǒng)的組成

室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要包括信號(hào)源和分布系統(tǒng)兩大部分，見圖3.1。信號(hào)源為分布系統(tǒng)提供無線信號(hào)，有宏蜂窩基站、微蜂窩基站、直放站、BBU+RRU等基本類型。分布系統(tǒng)通常包括室內(nèi)天線、射頻同軸電纜、功分器和耦合器等無源器件以及干線放大器等有源設(shè)備，主要作用是將信號(hào)盡可能平均地分配到每一個(gè)分散安裝在建筑物各個(gè)區(qū)域的低功率天線上。包含有源設(shè)備的分布系統(tǒng)稱為有源分布系統(tǒng)，只含無源器件的分布系統(tǒng)稱為無源分布系統(tǒng)。圖3.1室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的組成

3.3信號(hào)源

在2G時(shí)代，室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)源主要有宏蜂窩基站、微蜂窩基站和直放站三種。在實(shí)際的建設(shè)中，微蜂窩基站和直放站做室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)源更為常見，只有在容量需求特別大且具備機(jī)房條件的場景，才用宏蜂窩基站做室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)源，如大型機(jī)場、火車站等。

在3G時(shí)代，室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)源主要有BBU+RRU架構(gòu)的分布式基站和直放站兩種。技術(shù)的發(fā)展使得在3G時(shí)代新型的BBU+RRU架構(gòu)的分布式基站很快替代了傳統(tǒng)的宏蜂窩基站，新型基站設(shè)備體積小，部署靈活，因此更多地采用BBU+RRU的方式作為室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)源。只有在某些容量需求不高的場景，才采用直放站做信號(hào)源，如100~200米長的公路隧道等。

在LTE和4G的網(wǎng)絡(luò)中，除了有BBU+RRU架構(gòu)的分布式基站和直放站外，還增加了像家庭基站等解決熱點(diǎn)深度覆蓋的基站類型。下面我們分別對(duì)幾種基站類型進(jìn)行簡要的介紹。

1.宏蜂窩基站

宏蜂窩基站作為信號(hào)源，具有容量大、功率大、覆蓋范圍廣、信號(hào)質(zhì)量好、容易實(shí)現(xiàn)無源分布、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化簡單等優(yōu)點(diǎn)，是室內(nèi)分布系統(tǒng)最好的接入方式。但宏蜂窩基站的成本較為昂貴，安裝不便，對(duì)機(jī)房條件要求高，需要的配套設(shè)施多，并且建設(shè)周期長。

2.微蜂窩基站

微蜂窩基站本身容量小，功率也小，只適用于較小面積的室內(nèi)覆蓋，若要實(shí)現(xiàn)較大區(qū)域的覆蓋，就必須增加干線功率放大器（功率放大器的串入將迫使基站底噪抬升，會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)性能）。與宏蜂窩基站相比，微蜂窩基站具有成本較低、對(duì)環(huán)境要求不高、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，所以微蜂窩基站作為信號(hào)源在2G時(shí)代使用較為廣泛。

3.直放站

直放站利用施主天線空間耦合或利用耦合器件直接耦合存在富余容量的基站信號(hào)，再利用直放站設(shè)備對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大，從而為信號(hào)分布系統(tǒng)提供信號(hào)源（見圖3.2）。直放站以其靈活簡易的特點(diǎn)成為解決小容量室內(nèi)分布系統(tǒng)的主要方式。圖3.2直放站做信號(hào)源的室內(nèi)分布系統(tǒng)

直放站不需要基站設(shè)備和傳輸設(shè)備，安裝簡便靈活，設(shè)備型號(hào)豐富多樣，在2G時(shí)代解決深度覆蓋和延伸覆蓋方面扮演著重要的角色。盡管直放站作為有源放大設(shè)備，它的串入將使施主基站的底噪抬升，影響網(wǎng)絡(luò)性能(相關(guān)直放站的分析詳見第7章)，但在3G時(shí)代，直放站依然是解決小容量室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的主要方式。

4.BBU+RRU分布式基站

BBU+RRU分布式基站是相對(duì)于傳統(tǒng)的集中式宏基站而言的，它把傳統(tǒng)基站的基帶部分和射頻部分從物理上獨(dú)立開，中間通過標(biāo)準(zhǔn)的基帶射頻接口（CPRI/OBSAI）進(jìn)行連接，傳統(tǒng)基站的基帶部分和射頻部分分別被獨(dú)立成全新的功能模塊BBU(basebandunit)和RRU(radioremoteunit)，RRU與BBU分別作為基站的射頻處理部分和基帶處理部分，各自獨(dú)立安裝，分開放置，通過電接口或光接口相連接，形成分布式基站形態(tài)。

BBU+RRU基站是3G時(shí)代和后3G時(shí)代的主流基站形式，通常BBU放置在機(jī)房（見圖3.3和圖3.4），而RRU（見圖3.5）緊挨著天線放置。BBU+RRU基站做室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)信號(hào)源既具有宏蜂窩基站容量大、覆蓋范圍廣、信號(hào)質(zhì)量好、容易實(shí)現(xiàn)無源分布、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化簡單的優(yōu)點(diǎn)，又具有直放站輕巧、靈活簡易的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)多個(gè)RRU還能串接，進(jìn)一步擴(kuò)展了覆蓋范圍，因此3G基站BBU+RRU形式一經(jīng)出現(xiàn)，便成為3G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋信號(hào)源的新寵和主宰。圖3.3室內(nèi)機(jī)架安裝的BBU圖3.4室內(nèi)壁掛安裝的BBU圖3.5RRU

5.家庭基站

家庭基站（homeeNodeB）也稱毫微微蜂窩基站（Femtocell），最初叫接入點(diǎn)基站（access

pointbasestation），它是一個(gè)小型的蜂窩基站，通過寬帶接入（如DSL、有線電纜、光纖）連接到運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)。家庭基站的空中接口使用標(biāo)準(zhǔn)的無線協(xié)議與手機(jī)或其他移動(dòng)終端進(jìn)行通信。標(biāo)準(zhǔn)的無線協(xié)議包括GSM、CDMA、WCDMA、EVDO、LTE、WiMAX和其他由3GPP、3GPP2、WiMAX論壇制定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。使用標(biāo)準(zhǔn)的無線協(xié)議可以使手機(jī)等移動(dòng)終端無需任何改動(dòng)就可以接入家庭基站，并且可以實(shí)現(xiàn)從宏蜂窩自由地切入/切出家庭基站。

家庭基站的結(jié)構(gòu)簡單，基于IP協(xié)議，其發(fā)射功率為10～100mW，可在提供移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的同時(shí)提供Wi

Fi功能。家庭基站就是為解決室內(nèi)覆蓋的難題而誕生的，簡單地增加一個(gè)Femto就可以解決100～250m2的室內(nèi)覆蓋問題。

由于部署的不規(guī)則性，家庭基站需要與運(yùn)營商的核心網(wǎng)之間有一個(gè)更有效的接入方式，因此引進(jìn)了一個(gè)家庭基站網(wǎng)關(guān)（HNB網(wǎng)關(guān)），大量的HNB通過該網(wǎng)關(guān)與GGSN或者M(jìn)ME相連接。在3GPP的Release9中，規(guī)定了一個(gè)Iuh鏈路，用于HNB和HNB網(wǎng)關(guān)之間的連接。在LTE網(wǎng)絡(luò)中，該鏈路通過S1接口實(shí)現(xiàn)HNB與家庭基站的連接。

相對(duì)于傳統(tǒng)基站，成本低廉使得家庭基站成為極具吸引力的小型建筑物移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋解決方案。

室內(nèi)分布系統(tǒng)信源的選取應(yīng)綜合權(quán)衡系統(tǒng)容量、頻率資源、預(yù)期收益、投入成本、預(yù)期效果等多方面因素。

3.4信號(hào)分布方式

1.射頻無源分布方式

射頻無源分布方式主要由分/合路器、功分器、耦合器、饋線和天線組成，如圖3.6所示。無源系統(tǒng)沒有有源設(shè)備，故障率低，可靠性高，幾乎不需要維護(hù)且容易擴(kuò)展。但信號(hào)在饋線及各器件中傳遞時(shí)產(chǎn)生的損耗無法得到補(bǔ)償，因此覆蓋范圍受信號(hào)源輸出功率的影響較大。信號(hào)源輸出功率大（宏蜂窩基站設(shè)備）時(shí)，無源系統(tǒng)可應(yīng)用于大型室內(nèi)覆蓋工程，如大型寫字樓、商場、會(huì)展中心等；信號(hào)源功率較?。ㄎ⒎涓C基站設(shè)備）時(shí)，無源系統(tǒng)僅應(yīng)用于小范圍的區(qū)域覆蓋，如小的地下室、超市等。圖3.6射頻無源分布方式

2.射頻有源分布方式

射頻有源分布方式主要由干線放大器、功分器、耦合器、饋線和天線組成，在射頻無源分布方式的基礎(chǔ)上增加了干線放大器，見圖3.7。有源系統(tǒng)中的有源設(shè)備可以有效地補(bǔ)償信號(hào)在傳輸過程中的損耗，從而延伸覆蓋范圍，并且受信號(hào)源輸出功率的影響較小，設(shè)計(jì)與施工簡單方便。缺點(diǎn)是增加了有源設(shè)備，易引入干擾，可靠性低，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù)。有源系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種大中型室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)工程。圖3.7射頻有源分布方式

3.光纖分布方式

光纖分布系統(tǒng)采用光纖作為傳輸介質(zhì)，來自信號(hào)源的信號(hào)先由近端主機(jī)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并在光纖中傳輸?shù)竭h(yuǎn)端機(jī)，再通過遠(yuǎn)端機(jī)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并放大，最后饋入到射頻式分布系統(tǒng)將信號(hào)功率分配到各個(gè)天線。由于光纖損耗小，因此適合長距離傳輸，該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于大型寫字樓、酒店樓群、地下隧道、居民樓等室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)，見圖3.8。圖3.8光纖分布方式

4.泄漏電纜分布方式

泄漏電纜集信號(hào)傳輸、發(fā)射與接收等功能于一體，同時(shí)具有同軸電纜和天線的雙重作用，特別適用于覆蓋公路或鐵路隧道、城市地鐵等無線信號(hào)傳播受限的區(qū)域，見圖3.9。圖3.9泄漏電纜分布方式表3.2信號(hào)分布方式比較表

3.5室內(nèi)信號(hào)覆蓋常用器件

3.5.1功分器

功率分配器簡稱功分器，其主要功能是將信號(hào)平均分配到多條支路上，一般在需要輸出功率大致相同的情況下使用。常用的功分器有二功分器、三功分器和四功分器。使用功分器時(shí)，若某一輸出口信號(hào)沒有被使用，則必須接匹配負(fù)載（即負(fù)載電阻），不應(yīng)空載。圖3.10所示為二功分器和三功分器。圖3.10二功分器與三功分器功分器的分配損耗PB為（3.1）其中，PB的單位為dB，n為功分的支路數(shù)。

功分器的插入損耗由下式計(jì)算得到：功分器的插入損耗=分配損耗+介質(zhì)損耗（3.2）

介質(zhì)損耗主要是指導(dǎo)體損耗。功分器均具有有限的電導(dǎo)率，電流流過時(shí)必然引起熱損耗。圖3.11所示為功分器在室內(nèi)分布系統(tǒng)中的應(yīng)用。圖3.11功分器在室內(nèi)分布系統(tǒng)中的應(yīng)用表3.3

800～2500MHz寬頻功分器的主要技術(shù)指標(biāo)3.5.2耦合器

耦合器是一種低損耗器件，它接收一個(gè)輸入信號(hào)而輸出兩個(gè)信號(hào)。主線輸出端為較大的信號(hào)，基本上可以看做直通，因此該端也被稱為直通端。耦合線輸出端（簡稱耦合端）為較小的信號(hào)，輸入信號(hào)功率與耦合線上輸出信號(hào)功率之比叫做耦合度，單位用dB表示，并用這個(gè)耦合度來命名耦合器。圖3.12所示為兩種不同的耦合器，圖3.13所示為耦合器在室內(nèi)分布系統(tǒng)中的應(yīng)用。圖3.12耦合器圖3.13耦合器在室內(nèi)分布系統(tǒng)中的應(yīng)用

耦合器的耦合端輸出功率由下式計(jì)算得到：

耦合端輸出功率=輸入功率-耦合度

（3.3）

直通端的損耗取決于耦合端的信號(hào)電平，即取決于耦合度。耦合器直通端插損值按照下式計(jì)算：

直通端插損值＝耦合損耗+介質(zhì)損耗

=10lg［1-10(-耦合度/10)］+介質(zhì)損耗值（dB）

例如，一個(gè)10dB的定向耦合器，輸入功率為30dBm(1W)，那么它的輸出端輸出功率接近于30dBm，耦合端的輸出功率為20dBm。表面上看好像違背了功率守恒的原則，實(shí)質(zhì)上功率是守恒的，引起誤解是由于功率瓦與分貝之間的換算有時(shí)不清晰。

根據(jù)功率分配的需要，可選用不同耦合度的耦合器，如5dB、7dB、10dB、15dB等。大功率耦合器一般采用腔體型結(jié)構(gòu)，支持800～2500MHz頻段的寬頻耦合器的主要技術(shù)指標(biāo)見表3.4。

表3.4800～2500MHz寬頻耦合器的主要技術(shù)指標(biāo)

耦合器與功分器都屬于功率分配器件，其主要差別在于功分器為等功率分配，耦合器為不等功率分配。耦合器與功分器搭配使用，主要是為了達(dá)到一個(gè)目標(biāo)：使信號(hào)源的發(fā)射功率能夠盡量平均地分配到系統(tǒng)的各個(gè)天線口，也就是盡量使整個(gè)分布系統(tǒng)中的每個(gè)天線發(fā)射功率基本相同。不同頻段元器件的介質(zhì)損耗略有差異，一般小于0.03dB，可以忽略不計(jì)。3.5.3天線

室內(nèi)分布系統(tǒng)的常用天線主要包括室內(nèi)全向吸頂天線、室內(nèi)壁掛天線、八木天線和拋物面天線等。室內(nèi)分布系統(tǒng)天線的選用，應(yīng)根據(jù)各天線性能，結(jié)合不同的室內(nèi)環(huán)境、應(yīng)用場合和安裝位置，以及不同樓體本身的結(jié)構(gòu)，在盡可能不影響樓內(nèi)裝潢美觀的前提下選擇適當(dāng)?shù)奶炀€類型。

室內(nèi)分布系統(tǒng)全頻段天線的收發(fā)頻段范圍應(yīng)滿足800～2500MHz，其他指標(biāo)見表3.5。表3.5800～2500MHz寬頻室內(nèi)定向天線的技術(shù)指標(biāo)

1.全向吸頂天線

全向吸頂天線具有結(jié)構(gòu)輕巧、外形美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。室內(nèi)吸頂天線的增益一般在2~5dBi，水平波瓣寬度為360°，垂直波瓣寬度在65°左右。圖3.14所示為某一室內(nèi)吸頂天線。

室內(nèi)吸頂天線主要用于建筑物內(nèi)各區(qū)域的全向無線覆蓋，應(yīng)盡量安裝在室內(nèi)正中間的天花板上，避免安裝在窗戶、大門等這類信號(hào)比較容易泄漏到室外的開口處。

由于吸頂天線通常安裝在室內(nèi)空間的頂部，因此吸頂天線在設(shè)計(jì)時(shí)上部安裝了一塊反射板，以控制向上輻射的電磁波并使其向下輻射。這樣既可以減少吸頂天線對(duì)上一樓層的無線干擾，還可以增強(qiáng)下方空間的無線覆蓋效果。圖3.15是吸頂天線的輻射方向圖。圖3.14室內(nèi)吸頂天線圖3.15吸頂天線的輻射方向圖

2.室內(nèi)壁掛天線

室內(nèi)壁掛天線具有結(jié)構(gòu)輕巧、外形美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。壁掛天線是一種定向天線，它的增益比吸頂天線高，一般在6～10dBi之間，天線的水平波瓣寬度有45°、65°、90°等多種，垂直波瓣寬度在60°左右。圖3.16所示為某一壁掛天線。圖3.16壁掛天線

室內(nèi)壁掛天線主要用于對(duì)建筑物內(nèi)特定區(qū)域的某一方向進(jìn)行無線覆蓋，如一些狹長的室內(nèi)空間。安裝天線時(shí)前方較近區(qū)域不能有物體阻擋，且不要正對(duì)窗戶、大門等信號(hào)比較容易泄漏到室外的開口。由于室內(nèi)壁掛天線在防水、防潮等方面沒有做特殊處理，因此切勿將其安裝在室外環(huán)境中。圖3.17為壁掛天線的輻射方向圖。圖3.17壁掛天線的輻射方向圖

3.八木天線

八木定向天線具有增益較高、結(jié)構(gòu)輕巧、架設(shè)方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。八木定向天線的單元數(shù)越多，其增益越高，通常采用6～12單元的八木定向天線，其增益可達(dá)10～15dBi。由于方向性較好，八木天線適合做施主天線或電梯井的覆蓋。八木天線的最大缺點(diǎn)是頻率帶寬小，不能做全頻天線。圖3.18所示為某一八木天線。圖3.18八木天線圖3.19對(duì)數(shù)周期天線

4.對(duì)數(shù)周期天線

對(duì)數(shù)周期天線是定向板狀天線的一種，是輸入阻抗和方向圖都與頻率無關(guān)的一種寬頻帶天線，常用于室內(nèi)分布和電梯信號(hào)的覆蓋。圖3.19所示為某一對(duì)數(shù)周期天線。

對(duì)數(shù)周期天線的種類很多，其中最普遍的是對(duì)數(shù)周期偶極天線。偶極子由一均勻雙線傳輸線來饋電，傳輸線在相鄰偶極子之間要調(diào)換位置。這種天線有一個(gè)特點(diǎn)：凡在f頻率上具有的特性，在由τnf給出的一切頻率上將重復(fù)出現(xiàn)，其中n為整數(shù)。這些頻率畫在對(duì)數(shù)尺上都是等間隔的，而周期等于τ的對(duì)數(shù)。對(duì)數(shù)周期天線之稱即由此而來。對(duì)數(shù)周期天線只是周期性地重復(fù)輻射圖和阻抗特性。但是這樣結(jié)構(gòu)的天線，若τ不是遠(yuǎn)小于1，則它的特性在一個(gè)周期內(nèi)的變化是十分小的，因而基本上是與頻率無關(guān)的。圖3.20為對(duì)數(shù)周期天線的輻射方向圖。圖3.20對(duì)數(shù)周期天線的輻射方向圖

5.拋物面天線

由于拋物面具有良好的聚焦作用，所以拋物面天線方向性好，增益高，對(duì)于信號(hào)源的選擇性很強(qiáng)，適合做施主天線。拋物面天線采用柵狀結(jié)構(gòu)，一是為了減輕天線的重量，二是為了減小風(fēng)的阻力。圖3.21所示為兩種不同的拋物面天線，圖3.22為拋物面天線的輻射方向圖。圖3.21拋物面天線圖3.22拋物面天線的輻射方向圖

6.雙極化吸頂天線

室內(nèi)雙極化天線主要是為了LTE系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)2×2MIMO技術(shù)而研發(fā)的，如圖3.23所示。單極化天線是指天線內(nèi)部振子的排列為一個(gè)方向，僅從一個(gè)方向接收無線電波信號(hào)，也只有一個(gè)饋線接頭；而雙極化天線是指天線內(nèi)部振子有兩個(gè)不同方向的排列，有兩個(gè)饋線接頭，從兩個(gè)不同的極化方向上接收無線電波信號(hào)。通常雙極化天線的兩個(gè)內(nèi)部振子中有一個(gè)振子采用水平極化，而另一個(gè)振子采用垂直極化，或者一個(gè)振子采用+45°極化，另一個(gè)振子采用-45°極化。

采用雙極化全向（吸頂）天線的方式，通過利用極化隔離，在LTE/LTE-A和IEEE802.11n系統(tǒng)中可實(shí)現(xiàn)雙流高速數(shù)據(jù)，極大地提升用戶數(shù)據(jù)吞吐量。圖3.23雙極化吸頂天線3.5.4饋線及接頭

1.射頻同軸電纜

射頻電纜用作室內(nèi)分布系統(tǒng)中射頻信號(hào)的傳輸，其主要工作頻率范圍在100～3000MHz之間。

常用的射頻電纜有三類：編織外導(dǎo)體射頻同軸電纜（見圖3.24）、皺紋銅管外導(dǎo)體射頻同軸電纜（見圖3.25）和超柔射頻同軸電纜。編織外導(dǎo)體射頻同軸電纜有5D、7D、8D、10D、12D等幾種規(guī)格，其特點(diǎn)是比較柔軟，可以有較大的彎折度，適合室內(nèi)的穿插走線；皺紋銅管外導(dǎo)體射頻同軸電纜有1/2″、7/8″等型號(hào)，其電纜硬度較大，對(duì)信號(hào)的衰減小，屏蔽性也比較好，多用于信號(hào)源的傳輸；超柔射頻同軸電纜是用于基站內(nèi)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、無線通信設(shè)備之間的連接線（俗稱跳線），超柔射頻同軸電纜的彎曲直徑與電纜直徑之比一般小于7。圖3.24編織外導(dǎo)體射頻同軸電纜圖3.25皺紋銅管外導(dǎo)體射頻同軸電纜

饋線在每個(gè)頻段的損耗都不一樣，多網(wǎng)絡(luò)合路時(shí)饋線衰耗計(jì)算可以只考慮900MHz、1900MHz和2450MHz三個(gè)重要頻段。為了減小饋纜傳輸損耗，室內(nèi)分布系統(tǒng)主干饋線可選用7/8″同軸電纜，水平部分饋線宜選用1/2″同軸電纜。具體選用時(shí)要根據(jù)線路損耗計(jì)算的具體條件確定，射頻同軸電纜的具體指標(biāo)見表3.6。表3.6射頻同軸電纜的技術(shù)指標(biāo)

2.泄漏電纜

泄漏同軸電纜其結(jié)構(gòu)與普通的同軸電纜基本一致，只是在外導(dǎo)體上有一系列槽孔（見圖3.26）。電磁波在泄漏電纜中縱向傳輸?shù)耐瑫r(shí)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(yīng)到泄漏電纜內(nèi)部并傳送到接收端。圖3.26泄漏電纜

采用泄漏電纜方式的優(yōu)點(diǎn)是場強(qiáng)均勻，并可根據(jù)設(shè)計(jì)有效地控制覆蓋范圍。泄漏電纜較適用于狹長形區(qū)域，如地鐵、隧道及高樓大廈的電梯。特別是在地鐵及隧道里，由于有彎道，加上車廂會(huì)阻擋電波傳輸，只有使用泄漏電纜才能保證傳輸不會(huì)中斷。泄漏電纜也可用于對(duì)覆蓋信號(hào)強(qiáng)度的均勻性和可控性要求較高的大樓。

依據(jù)電磁場泄漏原理的不同，泄漏電纜可以分為兩類：輻射型泄漏電纜和耦合型泄漏電纜。

輻射型泄漏電纜在電纜外導(dǎo)體上預(yù)先等間隔開口，開口的間隔約等于1/2個(gè)工作頻率波長，電磁能量由開口直接輻射，而且信號(hào)輻射的方向與電纜軸心垂直，使得耦合損耗在某一頻段內(nèi)保持穩(wěn)定。這種泄漏電纜適用于800~2200MHz的頻段。

耦合型泄漏電纜的外導(dǎo)體上開的槽孔的間距遠(yuǎn)小于工作波長，電磁場通過小孔衍射，實(shí)現(xiàn)電磁輻射。耦合型泄漏電纜輻射的電磁波是沒有方向性的，并隨距離的增加而迅速減少。耦合型泄漏電纜更適合寬頻譜傳送。

耦合損耗是指信號(hào)由泄漏電纜離開到外部空間的接收天線之間的損耗，一般是以與電纜間的距離為2m的損耗為準(zhǔn)。耦合損耗受電纜槽孔形式及外界環(huán)境對(duì)信號(hào)的干擾或反射的影響。

在設(shè)計(jì)泄漏同軸電纜系統(tǒng)時(shí)需要考慮的主要因素有泄漏同軸電纜的系統(tǒng)損耗、各種接插件及跳線的插損、環(huán)境條件影響所必須考慮的設(shè)計(jì)裕量、設(shè)備的輸出功率、中繼器的增益以及設(shè)備的最低工作電平。其中，泄漏同軸電纜的系統(tǒng)損耗由泄漏同軸電纜本身的傳輸衰減和耦合損耗兩部分組成，對(duì)于指定的工作頻率，其大小主要由泄漏同軸電纜的規(guī)格大小來確定，規(guī)格大的泄漏同軸電纜系統(tǒng)的損耗較小，傳輸距離相對(duì)長。表3.7泄漏電纜的主要技術(shù)指標(biāo)

在實(shí)際應(yīng)用中，只要傳輸衰減能滿足操作容限或鏈路容量的要求，就沒必要選擇傳輸衰減最低的泄漏同軸電纜。

泄漏同軸電纜分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法如下：

首先，考慮到移動(dòng)終端的輸出功率相對(duì)于固定設(shè)備較低，所以一般以移動(dòng)終端的發(fā)射功率來確定泄漏同軸電纜的最大覆蓋長度。根據(jù)設(shè)備的最大輸出功率電平（手機(jī)為2W）和系統(tǒng)要求的最低場強(qiáng)（典型值為-85～-105dBm）確定出系統(tǒng)所允許的最大衰耗值Lmax。

第二，選定泄漏同軸電纜的耦合損耗值Lc，同時(shí)計(jì)算出某一規(guī)格的泄漏同軸電纜在指定工作頻率上的某一長度l所對(duì)應(yīng)的傳輸衰減αl(α為該泄漏同軸電纜的衰減常數(shù))，從而確定該泄漏同軸電纜的系統(tǒng)損耗值Ls，單位為dB，即Ls=αl+Lc（3.5）

第三，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還必須根據(jù)工作的環(huán)境留出一定的裕量M，此裕量牽涉的因素一般有以下幾點(diǎn)：

(1)耦合損耗提供的數(shù)字為統(tǒng)計(jì)測(cè)量值，必須考慮其波動(dòng)性。

(2)按50%耦合損耗值設(shè)計(jì)時(shí)，需留出10dB的裕量。

(3)按95%耦合損耗值設(shè)計(jì)時(shí)，需留出5dB的裕量。

(4)跳線及接頭的插損必須予以考慮。

(5)地鐵系統(tǒng)車體的屏蔽作用和吸收損耗也要考慮，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)其推薦值為10～15dB。第四，確定泄漏同軸電纜的最大覆蓋距離，因?yàn)橄到y(tǒng)損耗為則此l值即為泄漏同軸電纜的最大覆蓋距離。（3.7）

例3.1移動(dòng)終端的最大輸出功率為2W，系統(tǒng)要求的最低場強(qiáng)為-105dBm，頻率為2GHz，覆蓋率為95%的耦合損耗為86dB，耦合損耗的波動(dòng)余量為5dB。泄漏同軸電纜的衰減常數(shù)為44dB/km，跳線及接頭損耗為2dB，地鐵系統(tǒng)車體的屏蔽作用和吸收損耗為10dB，求泄漏射頻同軸電纜的覆蓋長度。

解系統(tǒng)所認(rèn)可的最大損耗為Lmax=33-(-105)=138(dB泄漏電纜的系統(tǒng)損耗和耦合損耗為Ls=αl+Lc=44l+86接頭損耗及余量合計(jì)為M=5+2+10=17(dB)系統(tǒng)的最大覆蓋距離為

計(jì)算結(jié)果說明在以上假設(shè)條件下，該種規(guī)格的泄漏同軸電纜的最大覆蓋距離為795m，如果還不能滿足覆蓋長度的要求，則必須考慮加中繼器來延長覆蓋距離。

3.跳線

室內(nèi)分布系統(tǒng)所用的射頻跳線的主要技術(shù)指標(biāo)見表3.8。

4.射頻電纜接頭

接頭是指將兩個(gè)獨(dú)立的傳輸媒介連接起來的器件。轉(zhuǎn)接頭是將兩種不同型號(hào)的接頭做成一個(gè)整體，從而實(shí)現(xiàn)接頭類型的轉(zhuǎn)換。接頭和轉(zhuǎn)接頭的制作和連接都應(yīng)牢固可靠，駐波比要滿足系統(tǒng)要求。

常用接頭的類型有N型、DIN型等。N型連接頭是一種具有螺紋連接結(jié)構(gòu)的中大功率連接頭，具有抗震性強(qiáng)、可靠性高、機(jī)械和電氣性能優(yōu)良的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于射頻同軸電纜的連接。N型連接頭較常用于室內(nèi)，其截止頻率較高，可達(dá)10GHz。圖3.27所示為幾種不同的N型連接頭。圖3.27N型連接頭

DIN型連接頭(也稱7/16型接頭)是一種較大型螺紋連接同軸連接頭，具有堅(jiān)固穩(wěn)定、低損耗、工作電壓高等特點(diǎn)。大部分DIN型連接頭都具有防水結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于室外天饋工程中。圖3.28所示為幾種不同的DIN型連接頭。圖3.28DIN（7/16）型連接頭

接頭都有公母（Female/M