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基站天线的下倾角设置建议
一、 下倾角概述
基站天线作为移动通信网络的终端，承载了电磁波发射与接收的双工功能，即移动通信信号传递的载体，其应用效果的好坏直接决定了移动通信网络的优劣。 基站天线的应用效果的好坏，一般受限于基站电磁环境、天线挂高、天线方位角及天线下倾角四大重要因素，只有四大因素相辅相成，方能实现基站天线的最佳应用效果，本文结合基站的各种电磁环境、天线挂高对基站天线下倾角的设置进行简单的分析介绍。
合理设置天线下倾角不但可以降低同频干扰的影响，有效控制基站的覆盖范围和整网的软切换比例（对CDMA网络而言），而且可以加强本基站覆盖区内的信号强度。通常天线下倾角的设定有两个侧重方向，即侧重于干扰抑制和侧重于加强覆盖。这两个侧重方向分别对应不同的下倾角算法。一般而言，对基站分布密集的地区应侧重于考虑干扰抑制，而基站分布较稀疏的地区则侧重于考虑加强覆盖。
1.1．考虑干扰抑制时的下倾角
在基站天线半功率角范围内，天线增益下降缓慢，超过半功率角后，天线增益（尤其是上波瓣）衰减很快。因此从控制干扰的角度考虑，可认为半功率角的延长线到地面的交点（B点）为该基站的实际覆盖边缘。在基站周围环境理想情况下，下倾角可按以下公式计算。
α＝actan（H/R）+β/2 公式一
图1、 基站天线控制干扰时的下倾角应用图
其中α为天线的下倾角，H为天线有效高度，β为天线的垂直半功率角。R为该小区最远的覆盖距离，即覆盖长径R。
1.2.考虑加强覆盖时的下倾角
在基站分布较稀疏的地区，天线下倾角设定无需考虑垂直半功率角等因素的影响。为保证覆盖区边缘有足够强的信号，可认为天线主瓣方向延长线到地面的交点（B点）为该基站的实际覆盖边缘。在基站周围环境理想情况下，下倾角可按以下公式计算。
α＝actan（H/R） 公式二
公式二含义如下图所示。

图二、基站天线控制信号强度时的下倾角应用图
二、下倾角设置的应用分析
2.1.下倾角分类
目前天线行业内天线的下倾角实现方式有三种：机械下倾角、预置电下倾角以及电调下倾角；需要下倾角=机械下倾角+预置电下倾角+电调下倾角。
1) 机械下倾角：通过调整安装支架，改变天线物理位置，从而实现下倾角连续调节的调节方式。
2) 预置电下倾角：通过天线赋形技术，调整天线馈电网络，改变天线阵列中各振子的相位，从而在天线物理位置不变的前提下，实现某个电下倾角的调节方式。
3) 电调下倾角：通过天线关键器件移相器，连续调整天线馈电网络，连续改变天线阵列中各振子的相位，从而在天线物理位置不变的前提下，实现天线电下倾角的连续调节的调节方式。
2.2. 机械倾角和电下倾角的对比

65°15dBi天线不同机械倾角的方向图仿真图

65°15dBi天线不同电下倾角的方向图仿真图
从仿真图分析，同等类型的电子式下倾天线与机械式下倾天线相比，波形畸变较小，易于控制覆盖范围；干扰规避能力较强，在某种程度上可以改善载干比；RMS延迟范围较小，抗多径效应能力较强。下表分别列比了某种内置6度、9度电子倾角天线和一般类型天线在不同机械倾角时波形畸变的情况。
基站天线波形畸变情况对照表
65°15dBi 天线不同机械倾角时水平波束宽度和前后比实测数据
序号
电下倾角
机械倾角
总倾角
水平波束宽度
前后比（dB）
1
0°
0°
0°
64.8°
34
2
0°
2°
2°
68.1°
27.4
3
0°
4°
4°
71.8°
24.3
4
0°
6°
6°
78.8°
26.3
5
0°
8°
8°
85.3°
24
6
0°
10°
10°
103.7°
19.8
7
0°
12°
12°
121.4°
19.5
8
0°
14°
14°
133.3°
18
9
0°
15°
15°
149.6°
17.8
10
0°
16°
16°
152°
17.6
65°15dBi6°电子倾角天线不同机械倾角时水平波束宽度和前后比实测数据
序号
电下倾角
机械倾角
总倾角
水平波束宽度
前后比（dB）
1
6°
10°
16°
64.2°
23
2
6°
8°
14°
68°
26.1
3
6°
6°
12°
69°
31.3
4
6°
4°
10°
69.4°
33.5
5
6°
2°
8°
66.7°
30.6
6
6°
0°
6°
64.9°
37.2
7
6°
-6°
0°
65.6°
29.6
8
6°
-4°
2°
64.2°
29.8
9
6°
-2°
4°
61.6°
33.2
65°15dBi9°电子倾角天线不同机械倾角时水平波束宽度和前后比实测数据
序号
电下倾角
机械倾角
总倾角
水平波束宽度
前后比（dB）
1
9°
-9°
0°
64.9°
36.8
2
9°
-8°
1°
68.5°
33.7
3
9°
-6°
3°
62.7°
35.1
4
9°
-4°
5°
62.2°
34.0
5
9°
-2°
7°
63.5°
30.4
6
9°
0°
9°
64.0°
32.5
7
9°
2°
11°
69.6°
31.0
8
9°
4°
13°
67.7°
30.4
9
9°
6°
15°
65.2°
26.5
综合以上考虑，宜优先选用电调倾角天线。在工程中，采用预置电下倾角、电调倾角和机械倾角三者结合的方式使天线达到需要的下倾角度。
天线需要的下倾角度=机械下倾角+预置电下倾角+电下倾角。
例如：对某些特殊基站，由于业主协调难度较高，最后被迫选择超高基站进行建站，为避免塔下黑的现象，需要采用超大下倾角24°，则此时下倾角的最佳组合方式为
24°=机械下倾角4°+预置电下倾角6°+电下倾角14°。.
三、实际应用环境中天线下倾角设置参考值
由于基站周围环境十分复杂，天线下倾角设定还必须充分考虑附近山体、水面和高大玻璃幕墙等强反射物质的反射和阻挡。因此实际应用中的基站下倾角可利用上述理论计算方法，并结合实际的应用环境最终确定。
在此仅将基站电磁环境分为密集城区、一般城区、郊区、农村四大主流电磁环境，并结合上述理论计算，得出不同基站高度及不同覆盖距离时的天线下倾角设置参考表如下：

密集城区
站距（米）
天线有效挂高（米）
水平半功
率角（度）
垂直半功
率角（度）
下倾角
（公式一）
下倾角
（公式二）
建议机械下倾
角（度）
建议电下倾
角（度）
建议下倾
角（度）
400
30
65
13
15.0
8.5
8
7
15.0
500
30
65
13
13.3
6.8
6
7
13.3
一般城区
站距（米）
天线有效挂高（米）
水平半功
率角（度）
垂直半功
率角（度）
下倾角
（公式一）
下倾角
（公式二）
建议机械下倾
角（度）
建议电下倾
角（度）
建议下倾
角（度）
600
35
65
13
11.5
5.0
6
6
11.5
700
35
65
13
10.8
4.3
6
5
10.8
800
35
65
13
10.3
3.8
5
5
10.3
900
35
65
13
9.8
3.9
5
5
9.8
1000
35
65
13
9.5
3.0
5
5
9.5
郊区
站距（米）
天线有效挂高（米）
水平半功
率角（度）
垂直半功
率角（度）
下倾角
（公式一）
下倾角
（公式二）
建议预置电下倾
角（度）
建议机械下倾
角（度）
建议下倾
角（度）
1500
40
65
13
8.8
2.3
3
5
8.8
2000
40
65
13
8.2
1.7
3
5
8.2
2500
40
65
13
7.9
1.4
3
5
7.9
3000
40
65
13
7.6
1.1
3
5
7.6
农村
站距（米）
天线有效挂高（米）
水平半功
率角（度）
垂直半功
率角（度）
下倾角
（公式一）
下倾角
（公式二）
建议预置电下倾
角（度）
建议机械下倾
角（度）
建议下倾
角（度）
4000
55
90
7
5.1
1.6
3
1
4.0
5000
55
90
7
4.8
1.3
3
1
3.5
4000
55
65
13
7.7
1.2
3
2
5.0
5000
55
65
13
7.4
0.9
3
1
4.0
标注:此表格中的数据仅供参考，若纳入实际应用，需统筹考虑基站的实际电磁环境。
四、总结
综上所述，基站天线的应用效果决定了移动通信网络的通信质量，而要想保证基站天线的应用效果，就必须统筹考虑基站天线的电磁环境、天线挂高、天线方位角及天线下倾角四大因素。
本文结合天线的电磁环境及天线挂高，分析了基站天线下倾角的选择，对移动通信网络建设中的下倾角设置有着重要的参考意义。但是如果在最终的现网下倾角应用中只是简单的公式套用，则很难达到最佳的应用效果。因此对基站天线的下倾角设置，应统筹考虑实际的基站应用环境，并结合本文所展列的下倾角参考值，最终得出符合现网的下倾角设置值，从而保证移动通信网络的通信质量。