Ministry of higher and secondary special education of the republic of uzbekistan the ministry for development of information

Base station antennas 
In cellular communications, sector panel antennas are most often used, 
which have a radiation pattern of 120, 90, 60 and 30 degrees. Accordingly, to 
organize communication in all directions (from 0 to 360), 3 (DN width of 120 
degrees) or 6 (DN width of 60 degrees) antenna units may be required. An 
example of organizing a uniform coverage in all directions is shown in the figure 
below: 
 

---

57 
Fig.8.7. Macrocell base station antenna part. 
And below is a view of typical radiation patterns in a logarithmic scale. 
Fig. 8.8. Pattern diagram of antenna. 
Most base station antennas are broadband, allowing operation in one, two 
or three frequency bands. Starting from UMTS networks, unlike GSM, base 
station antennas are able to change the radio coverage area depending on the 
network load. One of the most effective methods to control the radiated power 
is to control the tilt angle of the antenna, in this way the irradiated area of the 
radiation pattern is changed. 
The antennas can have a fixed angle of inclination, or they can be remotely 
adjusted using special software located in the BS control unit and built-in phase 
shifters. There are also solutions that allow you to change the service area, from 
the general data network control system. Thus, the coverage area of the entire 
sector of the base station can be adjusted.
Base station antennas use both mechanical and electrical pattern control. 
Mechanical control is easier to implement, but often leads to distortion of the 
shape of the radiation pattern due to the influence of structural parts. Most BS 
antennas have an electrical tilt adjustment system. 
The modern antenna unit is a group of radiating elements of the antenna 
array. The distance between the array elements is chosen in such a way as to 
obtain the smallest level of side lobes of the radiation pattern. The most common 

---

58 
lengths of panel antennas are from 0.7 to 2.6 meters (for multiband antenna 
panels). The gain ranges from 12 to 20 dBi. 
The figure below (left) shows the design of one of the most common (but 
outdated) antenna panels.
 
Fig.8.9. Antennas of mobile system. 
Here, the radiators of the antenna panel are half-wave symmetrical electric 
vibrators above a conductive screen, located at an angle of 45 degrees. This 
design allows you to form a diagram with a main lobe width of 65 or 90 degrees. 
In such a design, two- and even three-band antenna units are produced (albeit 
rather large-sized). For example, a tri-band antenna panel of this design (900, 
1800, 2100 MHz) differs from a single-band one, approximately twice in size 
and weight, which, of course, makes it difficult to maintain. 
An alternative technology for manufacturing such antennas involves the 
implementation of strip antenna emitters (square metal plates), in the figure 
above on the right. 
And here is another option, when half-wave slot magnetic vibrators are 
used as the emitter. The power line, slots and screen are made on a single printed 
circuit board with double-sided foil glass fiber laminate: 
Taking into account the modern realities of the development of wireless 
technologies, base stations must support the operation of 2G, 3G and LTE 
networks. And if the control units of base stations of networks of different 
generations can be accommodated in one wiring closet without increasing the 
overall size, then significant difficulties arise with the antenna part. 

---

59 
For example, in multi-band antenna panels, the number of coaxial trunks 
reaches 100 meters! Such a significant cable length and the number of soldered 
joints inevitably leads to line losses and a decrease in the gain: 
Fig.8.10. Construction of antenna systems. 
In order to reduce electrical losses and reduce soldering points, microstrip 
lines are often made, this allows dipoles and a power supply system for the entire 
antenna using a single printed technology. This technology is easy to 
manufacture and provides high repeatability of the antenna characteristics during 
its serial production.