塔顶放大器

分类

　　塔顶放大器可分为单向放大器（TMA）和双向放大器（TMB）两类，它们的作用都是为了改善上下行链路的平衡，在话务量不大又需要扩大覆盖范围的地区使用。然而，这两类又是不一样的，其具体介绍如下：

功能

　　1、 扩大基站有效覆盖；

　　2、 增强弱信号地区的覆盖效果；

　　3、 改善通话质量；

　　4、 降低掉话率；

　　5、 降低收及发射功率；

　　6、 提高基站接收信噪比；

　　7、 增加话务量；

原理

　　在移动通信系统中，由于移动台受辐射、电池、环保、体积等因素的限制，容易造成基站和移动台上、下行功率不平衡，往往易出现移动台能收到基站的信号，而基站收不到移动台的信号。因此，一个基站的覆盖范围取决于移动台到基站的上行有效距离。提高上行有效距离可以通过增强基站接收灵敏度来实现，但是基站接收系统存在有源器件和射频导体（如接收回路中的馈线、跳线和基站内的接收分路器、高频放大器等。）中的电子热运动引起的热噪声，这些热噪声的引入，降低了系统接收的信噪比（S/N），从而限制了基站接收灵敏度的提高，降低了通话质量。

　　信号传输中的多级放大器原理有利于改善系统热噪声带来的影响。典型的多级放大系统如图所示。

　　图  典型的多级放大系统

　　对于一个如图1所示的多级放大系统，它的系统噪声系数为：

　　NF=Fn1+(Fn2-1)/G1 + ( Fn3-1)/G1×G2 + ……

　　其中：Fn1、Fn2、Fn3是级到第三级的的噪声系数；G1、G2是级到第二级的增益。

　　从上述公式中可以看出，多级放大系统的噪声主要取决于级的噪声系数Fn1。

　　塔顶放大器的原理就是通过基站接收系统的前端，即紧靠接收天线下增加一个高增益、低噪声系数放大器来作为级放大器以降低上行链路的综合等效噪声系数，改善基站接收性能。在塔顶放大器性能指标一定的情况下，原来天馈系统的馈线损耗越大，塔顶放大器带来的上行链路改善就越大。农村地区的基站铁塔大多是室外落地塔，馈线较长，损耗更大，因此塔顶放大器带来的作用就越明显。

使用与设置

　　塔顶放大器的使用与设置关系到其更好地发挥作用，主要根据是是它的两大原则：使用原则与设置原则。

　　1、塔顶放大器的使用原则：

　　（1）在具体决定是否应用基站功率放大器的地方，首先要看是否上行链路受限，如果是下行功率受限（要求下行满足一定容量的下行功率受限），则加塔顶放大器也无法提高覆盖。

　　（2）塔顶放大器主要用于小容量但需要大覆盖的地区（如小城镇及农村地区、多山地区）、基站馈线损耗较大、基站接收机噪声系数较大等情况下，这样才更加有实际意义。

　　（3）塔顶放大器鉴于大中城市的市区站点较密，覆盖已经不是太大问题，主要问题集中在容量上面。而塔顶放大器对下行容量有一定的影响，故不推荐在大中城市市区基站中大量使用（一些对专门覆盖问题的站点除外）。

　　（4）塔顶放大器带来的基站接收灵敏度的增益大小，在综合考虑基站周围的噪声环境、额外的投资和维护开销及当地容量的预期增长，等等因素，从而衡量其应用价值。

　　2、塔顶放大器的设置原则：

　　（1）应用塔放的基站，首先要看是否下行链路受限；

　　（2）塔顶放大器适用于远离繁华城区，地广人稀的平原，海域，盆地，水域，地势起伏不大的风景休闲度假区等；

　　（3）塔顶放大器适用于对高速公路、铁路等呈带状分布需继续加大定向覆盖效果的地区；

　　（4）塔顶放大器适用于复杂地形地貌、公路沿线分布的散落村镇，距基站较远覆盖差的居民定居点等；

　　（5）塔顶放大器适用于基站周围话务量无明显增加，但用户活动半径较大的地区；

　　（6）塔顶放大器适用于覆盖效果差，接通率低，掉话率高，切换成功率低，和通话效果差的城镇特殊地区。

与基站功率放大器

　　在实际工程中，塔顶放大器和基站功率放大器通常是一起使用的，用来提高无线链路上、下行覆盖范围。通过在基站机房内加装大功率超线性选频功率放大器来放大下行信号，提高信号对遮挡物的穿透性，加深基站下行信号覆盖范围，以达到扩大基站覆盖区域的目的；并且在接收系统前端增加塔顶放大器来配合基站功率放大器提高上行接收灵敏度，解决基站上下行链路平衡，同时达到降低基站上行噪声、提升上行增益，改善基站接收性能的目的。

　　1、扩大信号覆盖的范围目前，基站的发射功率一般在20~40W 之间，覆盖半径相对较小，不足7km，若采用基站功率放大器（上行结合塔顶放大器），就可以在每发射通道得到200W(53dBm)的发射功率，上行信号经塔顶放大器放大后增加12dB左右，将基站覆盖范围扩展到5~30km以内，从而可以大大减少基站数量，使综合投资大幅降低。大大优化了业务量较少的边际网地区的网络覆盖指标，从而达到少建基站、节约成本、降低工程难度的目的。

　　2、在同样距离条件下，建筑物的室内电平比室外低得多。然而，安装基站功率放大器后，可以大大改善下行信号的传输质量，提高弱信号或信号盲区的信号电平，解决部分室内覆盖问题，提高高话务量小区的通话效率。

　　3、采用基站功率放大器，上下行可以达到良好平衡，手机发射功率也可以下降2-3倍，从而节省电池电量，减少干扰，静化电磁环境，达到改善电磁环境的目的，提高网络通信质量。

　　4、加装塔顶放大器的基站，由于其上行接收电平得到加强，所需的手机发射功率可以降低，这不仅为手机用户带来节省电池和减少辐射的好处，更重要的是它有效降低了上链路的同频和邻频干扰，尤其在移动用户数高速增长、手机干扰越来越突出的今天，降低手机输出功率的意义就尤为突出。随着下行电平提高，原有通话质量较差地区的下行电平得到改善，由下行信号较弱导致的掉话将会明显降低。同时，由于上行塔顶放大器的安装，使由馈线引入的噪声降低，改善上行信号质量，在限度上改善整个网络的通话质量。

　　5、加装基站功率放大器的基站由于有效覆盖范围扩大，不需要增加新的基站即可覆盖更加多的空间，可节省移动网建设资金，同时降低网络维护的成本。同时相应地提高了无线资源的有效利用率，容纳更大的话务量，用户群增加。从而提高了经济效益。其对话务量的影响，是体现其经济效益的直接原因。

　　6、移动基站的掉话大部分是无线接口的掉话，而塔放最根本的技术原理是降低基站接收系。