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天线的一致性、稳定性、可靠性及测量方法探讨

2020-04-08 分享

1、引言

随着移动通信的不断发展,移动通信天线也经历了从单极化天线、双极化天线到智能天线、MIMO天线乃至大规模阵列天线的发展历程。中国移动经过4G大发展后,目前拥有大约150万个基站,在网天馈质量参差不齐。天线作为移动通信网络的感知器官在网络中的地位越来越复杂,并且越来越重要。虽然天线的投资占比较小(仅占基站投资的3%左右),但是网络故障的40%以上是由天馈系统引起的。天馈系统质量下降会导致覆盖性能变差,或者造成干扰问题,而且天线作为一种复杂的无源产品,其在网络中很难监测,

天馈系统问题的表现多种多样,如:天线在网使用两三年后,网络覆盖性能明显下降,互调干扰越来越严重;下暴雨时驻波比告警;刮大风时驻波比告警;同一厂家同一型号的天线用在同一网络性能却大不相同等等。这些现象,表明供货厂家的产品可靠性不高,质量存在隐患,达不到产品寿命指标要求。如何判断呢? 这就和天线的一致性、稳定性和可靠性相关。

2、天线的可靠性

通常,产品的可靠性是指元件、产品、系统在一定时间内、在一定条件下无故障地执行指定功能的能力或可能性。可通过可靠度、失效率、平均无故障间隔等来评价产品的可靠性。环境可靠性是指:产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。产品在设计、应用过程中,不断经受自身及外界气候环境及机械环境的影响,而仍需要能够正常工作,这就需要用试验设备对其进行验证。

可靠性包含了耐久性、可维修性、设计可靠性三大要素。耐久性是指产品使用无故障性或使用寿命的长短。可维修性是指当产品发生故障后,能够很快很容易的通过维护或维修排除故障。

设计可靠性是决定产品质量的关键,由于人—机系统的复杂性,以及人在操作中可能存在的差错和操作使用环境的这种因素影响,发生错误的可能性依然存在,所以设计的时候必须充分考虑产品的易使用性和易操作性,这就是设计可靠性。因此,可靠性是一项重要的质量指标,只是定性描述就显得不够,必须使之数量化,这样才能进行精确的描述和比较。可靠性的定量表示有其自己的特点,由于使用场合的不同,很难用一个特征量来完全代表。

天线产品的可靠性的检验可以通过一系列试验来判断,可靠性试验是对天线产品进行可靠性调查、分析和评价的重要手段。天线的可靠性试验包括高低温试验、淋雨试验、振动试验、冲击试验、碰撞试验、汽车运输试验、风载试验、摄冰试验和功率试验等。通过环境试验可以检验天线产品结构的可靠性。如图1所示,为淋雨试验、振动试验和大功率试验后,满足可靠性要求的天线与不满足的对比测试结果。


从图中可以看出,通过环境试验可以检验出可靠性较差的天线,环境试验可以对天线产品的设计、材料和工艺的可靠性进行检验。