3.3 馈电网络

3.3.1 馈电网络的结构

在无源基站天线架构中，一般都是多个辐射单元构成的阵列对应一个收发信机端口，那么信号如何在一个收发信机端口和多个单元之间传递呢？显然需要一个功率传输的网络，这就是馈电网络。这个网络类似于把水流从主干道分配到田间地块的水网。比如图3-25显示了一个典型的馈电网络。

就基站天线的馈电网络，大致可以分为3类：空气微带线馈电网络、印刷电路板微带线馈电网络、同轴电缆馈电网络，如图3-26所示。

在多种馈电网络形式中建议优先采用同轴电缆的馈电方式，一般要求采用带外皮的电缆；同轴电缆自身需满足表3-3的要求。

空气微带线馈电网络一般采用1.5mm的铝合金板（材质选择同反射板）以保证强度。每隔不超过80mm间距需采用塑料支撑固定片以保证馈电网络与反射板之间的间距。表3-4说明了不同馈电网络方案的对比。

在工程中，建议依据不同的应用场景进行选择。

3.3.2 馈电网络中的功分器

在馈电网络中往往需要功分器，故作为广义馈电网络的一部分在此介绍。功分器典型设计有4种：无围框印刷电路板微带功分器、有围框印刷电路板微带功分器、空气带状线功分器、接线端子功分器，如图3-27所示。其性能对比如表3-5所示。对于室内分布式系统所用的功分器，将在第5章介绍。

在工程中，建议依据不同的应用场景、成本等要素综合权衡进行选择。

3.3.3 电调下倾天线的馈电网络

天线的电调下倾本质是通过调整天线的馈电网络实现的。众所周知，天线的下倾通常有3种方法：机械下倾、电子下倾（也叫预置倾角）和电调天线（也叫可调电子下倾）。机械天线在调整天线下倾角度时，天线本身要动，需要通过人工上塔调整天线背面支架的位置，以达到改变天线倾角的目的。电调天线在调整天线下倾角度过程中，天线本身不动，是通过电信号调整天线振子的相位，改变合成分量场强，使天线辐射能量偏离原来的零度方向。预置倾角天线与电调天线原理基本相似，只是其倾角是固定不能调整的，不能根据网络优化的需要及时调整。

由于蜂窝网络的呼吸效应，小区的覆盖半径必须随之进行及时的调整，最行之有效的办法就是及时改变小区天线的下倾角，采用连续电调天线可以很好地解决上述问题。

电调天线是利用安装于天线内部的移相器改变各辐射单元的相位从而实现下倾角的调节，天线本体在调节过程中并不发生任何位置上的变化，并且可实现塔下调节下倾角，如图3-28所示。

连续电调天线采用控制输入天线内不同振子单元的信号相位的办法达到控制天线主瓣辐射方向的目的，这可以认为是操纵馈电网络。对于间隔排列为d的N个单元的阵列，当天线相邻单元的相位呈等相均匀分布时，天线最大波束形成于法向正前方。当相邻单元的相位依次相差φ时，最大波束形成于与法线方向成θ0的空间方向，该数学关系如式（3-6）所示，相应的物理结构如图3-29所示。

电调天线为实现相位的改变，一般是在天线内部安装移相器。同时，在天线外部会安装控制单元（电机），以方便通过远程遥控的方式来调整天线的倾角。移相器的精度、稳定性、可靠性影响天线波束的下倾角度以及方向图的形状。常用的移相器有以下几种类型，如图3-30所示。

图3-31显示了一种改变耦合位置角度的移相器实物。

从使用材料看，移相器可以分为以下几种。

（1）机械式。具体有同轴线式、空气微带式、PCB微带式、功分式。

（2）铁氧体材料。

（3）半导体。如PIN二极管、场效应管、变容管。

（4）磁滞延迟式。

移相器的指标有插入损耗、工作频段、移相误、移相速度、功率分配比、功率容量等。

由于目前在网应用的电调天线多为使用远程控制单元（Remote Control Unit，RCU，可以理解为遥控器）的电调天线，因此此处将着重介绍外置电调天线的几种应用方式。

外置RCU电调天线即电调驱动电机外置于天线，并可方便地与天线对接及分离。控制信息通过AISG控制线（RS485数据线）传达给RCU，由RCU完成对电调天线电下倾角的调整，如图3-32所示。

远程控制单元（RCU）和天线本体分离，可以在塔下进行调节，也可以直接通过手动调节。可以在天线下直接旋动旋钮，直接调节下倾角。连接好控制器和控制线后，通过手持机连接控制线实现调节。这种构造适用于安装位置较高、不便于攀爬的基站。

控制信息通过多芯电缆传达给RCU，由RCU完成对电调天线角度的调整。控制命令由在机房的一个简易手持调测机下达。加装遥控单元后，可以采用IP/WLAN/LAN等方式进行遥控。在多面外置RCU电调天线连接到一个基站时，控制线的典型连接有两种：一种是菊花链连接，另一种是并联连接，如图3-33所示。

新一代蜂窝网络需要实时优化和动态调整，以便减少由于多元化业务流量所造成的呼吸效应，同时减小干扰的产生。使用具有远程控制功能的电调天线，并配置相应的网管系统可以适应业务的需求。根据基站网管接口的不同，电调系统连接的情况也不尽相同，较典型的有两种情况：一种情况是电调控制信号从基站射频口输出，另一种情况是基站端设有独立的电调控制口，分别如图3-34（a）和图3-34（b）所示。