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通过内置角天线更换解决天线波瓣畸变问题的案例
一、 问题分析
天线系统作为GSM信号输入输出单元、其天线性能决定网络质量的一个重要部分。随着全网尤其是中心城区基站数量的不断增加，由于基站站距相对较近，通常需要调整天线机械下倾角以控制干扰保证基站合理覆盖。目前天线现网天线类型以不带电下倾角的机械天线为主，机械天线的最佳下倾角度为1°~5°；当下倾角度在5°~10°变化时，其天线波束稍有变形但变化不大；当下倾角超过10°以后，天线波束形状改变很大。正常机械下倾角以及大机械下倾角地面覆盖示意图如下：

正常机械下倾角地面辐射图 10°以上机械下倾角地面辐射图明显失真）
根据天线辐射示意图可见，当机械下倾角较大时，天线波瓣覆盖从没有下倾时的鸭梨形变为纺锤形，这时虽然主瓣方向覆盖距离明显缩短，但是整个天线波束不是都在本基站扇区内，在相邻基站扇区内也会收到该基站的信号，从而造成严重的系统内干扰。
结合路测情况发现，当基站天线机械下倾角设置过大时，天线波瓣严重变形，影响基站网络覆盖范围，个别区域出现掉话现象。
以王顶堤[41]基站2小区为例，该基站天线系统资料情况如下：
站名
小区号
天线型号
天线类别
天线数量
天线挂高(米）
天线方向角（度）
天线下倾角（度）
王顶堤[41]
412
XM68-8-4
双极化
1
48
180
10
王顶堤[41]2小区机械下倾角为10度，实地测试发现该小区天线波瓣严重变形：90°旁瓣方向、270°旁瓣方向以及200°主瓣方向测试覆盖效果图如下：
王顶堤[41]基站位置
王顶堤[41]基站位置

王顶堤[41]2小区旁瓣90°方向测试
王顶堤[41]2小区主瓣550米信号电平-65dbm

王顶堤[41]2小区主瓣200°方向测试
王顶堤[41]2小区旁瓣90°方向800米信号电平-69dbm

王顶堤[41]2小区旁瓣270°方向测试

Ø 王顶堤[41]2小区90°方向旁瓣900米处：Rxlev=-60dbm;
Ø 王顶堤[41]2小区200°方向主瓣550米处：Rxlev=-65dbm;
Ø 王顶堤[41]2小区270°方向旁瓣800米处：Rxlev=-69dbm；
王顶堤[41]2小区为XM68-8-4型号双极化天线，天线水平半功率角为68°，其天线水平方向场形图如下：

正常情况下在王顶堤[41]2小区180°主瓣方向±34°方向水平发射功率将下降一半；在其主瓣方向±90°方向水平放射功率降下降至主瓣的1/16以下；根据王顶堤[41]2小区550米方向测试电平为-65dbm，正常天线波瓣覆盖条件下其90°以及270°方向信号电平将衰减至-77dbm以下；但根据实际测试情况，在90°方向王顶堤[41]2小区信号电平-60dbm，在270°方向王顶堤[41]2小区信号电平-69dbm。
由上分析可见，王顶堤[41]2小区由于机械下倾角设置较大导致天线波瓣严重变形，天线方向图由鸭梨型变成纺锤型，造成该小区沿迎水道东西两侧旁瓣信号较强，导致系统内频率干扰严重，造成路测语音质差以及掉话隐患问题。
二、 解决情况
与传统非内置倾角天线相比，内置下倾角天线通过专门设计的移相器和功率匹配，对天线的每个振子附加不同的相位和功率，形成相位差，并实现波束赋形，可有效解决了天线大倾角时的波瓣畸变问题。因此，考虑通过更换内置角天线方式解决王顶堤[41]基站2小区问题。
将412小区天线更换为内置6度倾角天线，天线型号为：TDJ-809017DM-65PT6，更换后天线情况如下：
站名
小区号
天线型号
天线类别
天线数量
天线挂高(米）
天线方向角（度）
天线下倾角（度）
王顶堤[41]
412
TDJ-809017DM-65PT6
双极化
1
48
180
10（内置6+机械4）
1. 更换后路测情况如下：
王顶堤[41]基站位置
王顶堤[41]2小区旁瓣90°方向900米信号电平-76dbm

王顶堤[41]2小区旁瓣90°方向测试
王顶堤[41]2小区主瓣550米信号电平-66dbm
王顶堤[41]基站位置

王顶堤[41]2小区主瓣200°方向测试

王顶堤[41]基站位置
王顶堤[41]2小区旁瓣90°方向800米信号电平-81dbm

王顶堤[41]2小区旁瓣270°方向测试
Ø 调整前后覆盖场强变化情况如下表：
位置
更换前场强
更换后场强
变化幅度
旁瓣90°方向900米
-60dBm
-76dBm
-16dB
主瓣方向550米
-65dBm
-66dBm
-1dB
旁瓣90°方向800米
-69dBm
-81dBm
-12dB
可见，更换后主瓣方向场强无明显变化，旁瓣方向场强明显衰落。
2. 更换前后指标对比情况如下：
1） 话务量情况对比：
更换天线前后王顶堤[41]基站话务量情况对比如下：
小区号
载频数
更换前全天话务量（ERL）
更换后全天话务量（ERL）
变化幅度
更换前最忙时话务量（ERL）
更换后最忙时话务量（ERL）
变化幅度
411
8
299.37
373.35
24.71%
23.42
28.76
22.80%
412
8
382.31
372.7
-2.51%
47.73
39.74
-16.74%
413
8
289.08
299.92
3.75%
23.29
27.93
19.92%
可见更换内置角天线后，由于412小区旁瓣场强得到抑制，该小区话务负荷明显降低，1、3小区话务量明显增长。
2） 掉话率情况对比：
更换天线前后412小区掉话率指标情况对比如下：

小区号
更换前忙时掉话次数
更换后忙时掉话次数
变化幅度
更换前忙时掉话率
更换前忙时掉话率
变化幅度
412
5
5
0%
0.275%
0.278%
1.25%
可见，更换天线前后该小区掉话率指标均保持良好水平。
3） 干扰带情况对比：
更换天线前后412小区干扰带指标情况对比如下：
小区号
更换前上行平均干扰带
更换后上行平均干扰带
变化幅度
更换前上行干扰带4、5级比例
更换后上行干扰带4、5级比例
变化幅度
412
3.51
3.23
-7.98%
66.83%
40.34%
-39.64%
可见，更换天线后该小区干扰带指标明显改善。
4） 接收质量情况对比：
Ø 更换天线前后412小区上行接收质量情况对比如下：
小区号
更换前上行平均接收质量等级
更换后上行平均接收质量等级
变化幅度
更换前上行平均接收质量6、7级比例
更换后上行平均接收质量6、7级比例
变化幅度
412
0.664
0.645
-2.86%
1.44%
1.16%
-19.44%
Ø 更换天线前后412小区下行接收质量情况对比如下：
小区号
更换前下行平均接收质量等级
更换后下行平均接收质量等级
变化幅度
更换前下行平均接收质量6、7级比例
更换后下行平均接收质量6、7级比例
变化幅度
412
0.563
0.446
-20.78%
1.32%
0.74%
-43.94%
可见，更换天线后该小区上下行接收质量均有所改善，下行接收质量改善尤为明显。
5） 天线更换情况总结
王顶堤[41]2小区更换内置角天线后，覆盖区域更加合理，原波瓣畸变问题得到有效解决，各项统计指标均有所改善，达到了预期效果。
三、 案例经验推广
经实验证明，通过内置角天线更换方式解决密集城区天线波瓣畸变问题的方案切实可行，因此在全网范围内进行了推广，对现网部分机械下倾角设置过大、波瓣变形严重的基站进行内置角天线更换。
2011年3月初已梳理并上报了756个小区共计823副天线更换需求，截至2011年11月底，已完成了420副天线的更换工作。
在更换现网天线的同时，入网的密集城区新建基站均采用内置角6度的天线，以实现基站的精准覆盖，降低系统干扰水平，逐步达到并超过集团网络质量竞赛针对系统内底带噪声的要求。