橫置天線在無線局域網通信系統中的應用

江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司 翟英鴻

0 引言

隨著網絡的發展以及人們工作方式與生活方式移動性的增多，傳統網絡越來越顯示出其局限性。在傳統網絡中，各終端設備必須要通過網線才能與網絡建立起連接，這樣就大大地束縛了移動辦公的可能，也使筆記本電腦等移動終端的優勢不能充分得到體現。同樣，對于一些不能鋪設網絡的特殊場合，想在其中建立網絡也是非常困難的，而在沒有預留網線的房間中建立網絡的話，也會使整個房間到處走線，非常凌亂，同時也需要為此花費大量的費用和精力。WLAN（無線局域網）作為無線上網的主體方式，能夠使用戶真正實現隨時、隨地、隨意的寬帶網絡接入，既可滿足各類便攜機的入網要求，也可作為傳統有線LAN（局域網）的補充手段，滿足了人們實現移動上網的夢想，從而得到了廣泛應用。

1 WLAN天線

1.1 WLAN天線的分類

選擇合適的天線對于整個移動網絡的質量是至關重要的。在選擇天線時，必須根據不同場景選擇不同的天線。常用的WLAN天線按照使用場合不同可以分為室內天線和室外天線。

室內天線常用類型：吸頂天線、桌面天線以及板狀天線。

室外天線常用類型：全向天線、扇區天線、八木天線、背影天線以及蝶形定向天線等。

背影天線和蝶形定向天線常作為5.8GHz室外高增益天線使用，該類天線為室外部署網橋使用，可部署點到點和點到多點的網絡。

1.2 現有WLAN室外天線的缺點

現網WLAN多采用豎置定向天線的方式解決室外覆蓋場景，其存在以下缺點：

1）垂直方向無法滿足全覆蓋。

由于定向天線豎置，水平波瓣65°，垂直波瓣7°～14°，對于多層建筑，能夠滿足垂直覆蓋需求，但是對于高層建筑（8層以上），就只能滿足建筑上面部分樓層覆蓋，下幾層無法滿足覆蓋需求。

2）隱蔽性差。

定向天線長度1m左右，豎置于樓頂非常明顯，隱蔽性差，容易引起居民投訴，對居民小區等整體環境美觀有所影響。

2 橫置天線在WLAN工程中的應用

2.1 WLAN天線橫置應用場景

橫置天線典型的室外覆蓋主要應用于以下幾方面：低矮密集房屋、大學城、機場近機位、生活小區，各類場景的覆蓋方式根據具體情況而定。這里我們以生活小區為例子進行WLAN天線室外橫置應用的介紹。

生活小區的特點是建筑物排列比較有規則，按樓層高度可以分為：高層住宅區，8層（24m）以上；多層住宅區，4～8層（12～24m）；別墅區和低矮住宅區，4層（12m）以下。對于高層住宅區，由于樓層較高、樓間距較小，這需要天線覆蓋的垂直面高度較高，如果用常規的通信基站天線覆蓋，即水平波瓣寬度較垂直波瓣寬度寬，則不能對整個樓宇垂直面進行覆蓋，只能覆蓋部分樓層，天線在選擇和安裝時，需盡量考慮到信號分布的均勻和整個樓層的覆蓋。在這里，我們提出改變常規天線的使用方式，將天線橫置放置，這樣天線垂直波束較寬，能夠達到整個樓宇的覆蓋，如圖1所示。

2.2 WLAN天線橫置實際應用

在實際工程中，我們做過將天線橫置應用的實際案例，所運用小區樓宇的平面布置圖如圖2所示，該小區共有11棟高樓組成，平均樓高為17層，樓層間距分布不均等，最寬的95m左右，窄的33m左右，在整個居民小區安裝天線實現樓宇之間的對打，如圖2中線條所示。

在安裝過程中，主要將天線橫直懸掛在女兒墻上方1m處（見圖1右上方）。該天線具有15dBi的高增益，有更強的穿透力，使信號覆蓋性能更穩定，100MHz的寬帶寬，VSWR（電壓駐波比）性能好，水平波瓣寬65°，垂直波瓣寬12°,垂直極化。天線安裝過程中采用專用的墻體式安裝夾碼，安裝方便，緊固牢靠。另外，夾碼還具備大的機械可調性，可調角度達到±30°，使得天線的安裝位置更加靈活，天線主要對對面樓層進行覆蓋。

天線的具體安裝位置我們通過實地查勘確定，同時我們還通過鏈路預算估算出對面樓宇各個方位的覆蓋電平值，使用AP（接入點）的發射功率為500mw，即27 dBm。采用1/2饋線，饋線損耗為12 dB/100m。本次使用饋線最大長度為50m，饋線的損耗按照最大損耗6 dB計算。通過鏈路計算得出對面樓宇窗外電平值范圍為－48～－57 dBm，考慮到信號穿墻的損耗，樓宇內的覆蓋也能夠滿足需求。

該小區WLAN系統建設完成后，我們對該小區進行了WLAN覆蓋效果的抽樣測試。覆蓋電平測試的結果顯示，在203客廳中間的測試電平值都在－70 dBm左右，窗邊信號強度約為－54 dBm；在3203房間測試情況為客廳中央電平值為－78 dBm，移到窗邊后為－56 dBm；在701房間中間測試情況電平值均為－70 dBm，窗戶旁為－62 dBm。從測試結果看，WLAN的覆蓋能滿足小區用戶的無線寬帶接入，天線橫放能夠讓樓宇各個樓層和各個方向都能很好地覆蓋。

3 結論

WLAN信號在小區的覆蓋情況主要取決于天線垂直波瓣角寬度和安裝下傾角情況，而這和天線性能參數和安裝情況密切相關。橫置天線垂直波瓣寬，能夠進行較好的垂直覆蓋；水平波瓣窄，減少樓宇間鄰區干擾，綜合其效果優于豎置天線安裝方式。

后續可能的改進設想如下：由于天線橫置后，水平方向波瓣角較小，對較寬的建筑則無法完全覆蓋可能會造成水平波瓣邊緣的房間信號較弱。 ◆