1、引言

隨著移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信天線也經(jīng)歷了從單極化天線、雙極化天線到智能天線、MIMO天線乃至大規(guī)模陣列天線的發(fā)展歷程。中國(guó)移動(dòng)經(jīng)過(guò)4G大發(fā)展后，目前擁有大約150萬(wàn)個(gè)基站，在網(wǎng)天饋質(zhì)量參差不齊。天線作為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的感知器官在網(wǎng)絡(luò)中的地位越來(lái)越復(fù)雜，并且越來(lái)越重要。雖然天線的投資占比較小（僅占基站投資的3%左右），但是網(wǎng)絡(luò)故障的40%以上是由天饋系統(tǒng)引起的。天饋系統(tǒng)質(zhì)量下降會(huì)導(dǎo)致覆蓋性能變差，或者造成干擾問(wèn)題，而且天線作為一種復(fù)雜的無(wú)源產(chǎn)品，其在網(wǎng)絡(luò)中很難監(jiān)測(cè)，

天饋系統(tǒng)問(wèn)題的表現(xiàn)多種多樣，如：天線在網(wǎng)使用兩三年后，網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能明顯下降，互調(diào)干擾越來(lái)越嚴(yán)重；下暴雨時(shí)駐波比告警；刮大風(fēng)時(shí)駐波比告警；同一廠家同一型號(hào)的天線用在同一網(wǎng)絡(luò)性能卻大不相同等等。這些現(xiàn)象，表明供貨廠家的產(chǎn)品可靠性不高，質(zhì)量存在隱患，達(dá)不到產(chǎn)品壽命指標(biāo)要求。如何判斷呢？ 這就和天線的一致性、穩(wěn)定性和可靠性相關(guān)。

2、天線的可靠性

通常，產(chǎn)品的可靠性是指元件、產(chǎn)品、系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)、在一定條件下無(wú)故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性。可通過(guò)可靠度、失效率、平均無(wú)故障間隔等來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性。環(huán)境可靠性是指：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的功能的能力。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、應(yīng)用過(guò)程中，不斷經(jīng)受自身及外界氣候環(huán)境及機(jī)械環(huán)境的影響，而仍需要能夠正常工作，這就需要用試驗(yàn)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

可靠性包含了耐久性、可維修性、設(shè)計(jì)可靠性三大要素。耐久性是指產(chǎn)品使用無(wú)故障性或使用壽命的長(zhǎng)短。可維修性是指當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生故障后，能夠很快很容易的通過(guò)維護(hù)或維修排除故障。

設(shè)計(jì)可靠性是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，由于人—機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性，以及人在操作中可能存在的差錯(cuò)和操作使用環(huán)境的這種因素影響，發(fā)生錯(cuò)誤的可能性依然存在，所以設(shè)計(jì)的時(shí)候必須充分考慮產(chǎn)品的易使用性和易操作性，這就是設(shè)計(jì)可靠性。因此，可靠性是一項(xiàng)重要的質(zhì)量指標(biāo)，只是定性描述就顯得不夠，必須使之?dāng)?shù)量化，這樣才能進(jìn)行精確的描述和比較。可靠性的定量表示有其自己的特點(diǎn)，由于使用場(chǎng)合的不同，很難用一個(gè)特征量來(lái)完全代表。

天線產(chǎn)品的可靠性的檢驗(yàn)可以通過(guò)一系列試驗(yàn)來(lái)判斷，可靠性試驗(yàn)是對(duì)天線產(chǎn)品進(jìn)行可靠性調(diào)查、分析和評(píng)價(jià)的重要手段。天線的可靠性試驗(yàn)包括高低溫試驗(yàn)、淋雨試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、碰撞試驗(yàn)、汽車運(yùn)輸試驗(yàn)、風(fēng)載試驗(yàn)、攝冰試驗(yàn)和功率試驗(yàn)等。通過(guò)環(huán)境試驗(yàn)可以檢驗(yàn)天線產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的可靠性。如圖1所示，為淋雨試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)和大功率試驗(yàn)后，滿足可靠性要求的天線與不滿足的對(duì)比測(cè)試結(jié)果。

圖1、天線結(jié)構(gòu)可靠性對(duì)比試驗(yàn)

從圖中可以看出，通過(guò)環(huán)境試驗(yàn)可以檢驗(yàn)出可靠性較差的天線，環(huán)境試驗(yàn)可以對(duì)天線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、材料和工藝的可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)。

3、天線性能的穩(wěn)定性

產(chǎn)品的穩(wěn)定性是指產(chǎn)品保持其特性隨時(shí)間恒定的能力，通常是指產(chǎn)品的特性隨時(shí)間不變化的能力。穩(wěn)定性可以進(jìn)行定量的表征，主要是確定特性隨時(shí)間變化的關(guān)系。穩(wěn)定性很重要，那么怎么才能知道系統(tǒng)是否穩(wěn)定呢？

產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性是不可分的，對(duì)于天線產(chǎn)品的穩(wěn)定性如何判別呢，一種相對(duì)簡(jiǎn)單的方法就是通過(guò)可靠性試驗(yàn)前后指標(biāo)曲線的重合度來(lái)判斷天線性能的可靠性。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：

（1）輻射參數(shù)對(duì)工藝及電路不敏感，而電路參數(shù)對(duì)電路及工藝敏感，在生產(chǎn)過(guò)程，特別是多次調(diào)試易對(duì)電路參數(shù)造成影響；

（2）電路參數(shù)中，互調(diào)量級(jí)太小，對(duì)測(cè)試方法、測(cè)試設(shè)備及環(huán)境敏感波動(dòng)大，不適合統(tǒng)計(jì)評(píng)估；

（3）電路參數(shù)對(duì)測(cè)試場(chǎng)地要求低，可現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。輻射參數(shù)對(duì)測(cè)試場(chǎng)地的反射和屏蔽特性要求很高，不可現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

因此，建議選取電路參數(shù)中的駐波比和隔離度作為天線性能的穩(wěn)定性表征參量。

圖2、天線駐波比性能穩(wěn)定性比較

如圖2所示，為振動(dòng)試驗(yàn)前后天線電壓駐波比性能穩(wěn)定性比較，左圖的天線在振動(dòng)試驗(yàn)前后駐波比基本沒(méi)有變化曲線吻合很好，而右圖的天線在振動(dòng)試驗(yàn)后雖然駐波比仍然合格（VSWR<1.5），但試驗(yàn)前后駐波比曲線偏差較大，可以認(rèn)為該天線穩(wěn)定性較差。

圖3為淋水試驗(yàn)前后的天線隔離度性能穩(wěn)定性對(duì)比。可以看出左圖的天線隔離度穩(wěn)定性較好，右圖較差。

圖3、天線隔離度性能穩(wěn)定性比較

天線穩(wěn)定性的較差的天線，雖然常常能夠通過(guò)入網(wǎng)測(cè)試，但在使用周期內(nèi)往往由于自然環(huán)境的變化引起質(zhì)量下降，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的下降，易出現(xiàn)引言中發(fā)生的現(xiàn)象。

4、天線性能的一致性

天線性能的一致性是指同一型號(hào)的天線產(chǎn)品的參數(shù)表現(xiàn)的吻合性，可以通過(guò)比較多個(gè)同類型產(chǎn)品的指標(biāo)曲線的近似度來(lái)判斷。如圖4所示，為同一類型的多個(gè)天線電壓駐波比曲線的一致性對(duì)比，左圖的多個(gè)天線駐波比曲線趨勢(shì)一致，偏差較小，表明該類型天線駐波比性能比較一致；右圖的多個(gè)天線的駐波比曲線沒(méi)有規(guī)律，比較雜亂，表明該類型天線的駐波比性能一致性較差。圖5為天線隔離度性能的一致性比較，同樣左圖天線比右圖天線隔離度參數(shù)的一致性要好。因此，可以認(rèn)為，左圖天線性能的一致性要好于右圖的天線。

圖4、天線駐波比性能的一致性比較

圖5、天線隔離度性能的一致性比較

5、結(jié)論

天線屬于寬帶、低Q值無(wú)源產(chǎn)品，在可靠性試驗(yàn)過(guò)程中材料結(jié)構(gòu)損壞后不會(huì)還原，高低溫試驗(yàn)過(guò)程中材料的熱脹冷縮引起的頻率變化忽略不計(jì)，對(duì)比試驗(yàn)后的測(cè)試指標(biāo)變化情況足以反映電性能指標(biāo)的穩(wěn)定性，不需在可靠性試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)試指標(biāo)。天線的互調(diào)指標(biāo)，對(duì)制造工藝及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性敏感，可采取動(dòng)態(tài)測(cè)試，間接驗(yàn)證產(chǎn)品穩(wěn)定性。

總之，天線的可靠性、穩(wěn)定性和一致性對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有重要的影響，在天線產(chǎn)品入網(wǎng)之前測(cè)量和把控天線的這些性能具有重要意義。