人防無線集群移動(dòng)通信系統(tǒng)天線設(shè)計(jì)與安裝應(yīng)考慮的問題

梁擁軍

【摘要】天線在人防無線通信中起著十分重要的作用，本文對當(dāng)前人防使用的無線集群通信天線進(jìn)行技術(shù)分析，對天線的特性、頻率寬度、極化取向，天線的功率容限匹配，天線的選址與架設(shè)進(jìn)行了探討與分析。

【關(guān)鍵詞】人防無線通信天線設(shè)計(jì)安裝

天線在人防無線通信中起著十分重要的作用，合理、正確選用天線和頻率是獲得無線通信理想效果的前提，筆者結(jié)合近年來人防無線集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展，對當(dāng)前人防使用的無線集群通信天線進(jìn)行技術(shù)分析，以供參考。

一、天線的作用與分類

無線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號功率，通過饋線輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接收下來，并通過饋線送到無線電接收機(jī)。按工作頻率分類，可分為短波天線、超短波天線、微波天線；按方向分類，可分為全向天線、定向天線;按外型分類，可分為線狀天線、面狀天線等。

二、天線的特性、頻率寬度、極化取向

天線的性能可以用許多參數(shù)來衡量。根據(jù)互易定理——即天線用作發(fā)射和接收時(shí)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換過程的可逆性，它們的參數(shù)在發(fā)射和接收時(shí)保持不變。天線的頻帶寬度是指各項(xiàng)指標(biāo)在額定范圍內(nèi)的工作頻率內(nèi)的工作頻率范圍，隨著頻率的變化，各個(gè)參數(shù)改變的程度是不同的。在集群系統(tǒng)的頻段中，限制帶寬的主要因素往往是阻抗特性。極化是指無線輻射的電場矢量在空間的取向。它可以為線性極化、圓極化和橢圓極化等各種形式。其中線性極化又可分為垂直極化和水平極化，不同極化的電波在傳播時(shí)有不同的特點(diǎn)。根據(jù)集群用戶間的互調(diào)可能，應(yīng)盡量使用焊接方式對接頭進(jìn)行連接，要避免不同金屬間的連接。

三、天線的功率容限匹配

天線包括它的匹配、平衡、相位和其他耦合裝置，但其所能承受的功率是有限的。用作發(fā)射機(jī)的天線，應(yīng)該根據(jù)發(fā)射機(jī)的功率對天線提出功率容限的要求。一般來說，沒有磁性材料的天線都屬于線性系統(tǒng)，它的功率限制和傳輸相似，主要是由電擊穿和熱損壞造成的。電擊穿是由于天線中某一些點(diǎn)出現(xiàn)高電壓而使介質(zhì)擊穿引起天線失效。天線中電壓的分布是不均勻的，天線的匹配、相位和其他耦合裝置中存在駐波，往往在電壓波峰有很高的峰值電壓，這些電壓要比平均的電壓高得多，最容易引起電擊穿。我們在工作實(shí)踐中注意到，天線常工作于室外，如果防水性能差或受潮使緣體性能下降，也會(huì)造成天線損壞。熱損壞主要是由于介質(zhì)損耗產(chǎn)業(yè)的熱引起的，因絕緣體的介質(zhì)往往對電信號的熱傳導(dǎo)反應(yīng)很差，在連續(xù)承受大功率的情況下，散熱條件差的部位。局部介質(zhì)會(huì)由于發(fā)熱而變形，從而誘發(fā)電擊穿使天線完全損壞、失效，但也會(huì)造成天線輻射性能的下降。

四、天線設(shè)計(jì)與覆蓋范圍

人防無線通信系統(tǒng)，多數(shù)是單基站，使用全向天線或振子天線，全向天線的水平面方向圖為一個(gè)圓形。為了使覆蓋區(qū)域擴(kuò)大，則要求天線增益越大越好，同時(shí)天線方向主波瓣不能上翹或下翹，上翹使能量對天線發(fā)射，而下翹使能量迅速衰于地表。在設(shè)計(jì)一個(gè)基站臺(tái)站覆蓋區(qū)時(shí)，應(yīng)該考慮的三個(gè)要素是：業(yè)務(wù)區(qū)是多大；要求的話音質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有多高；通信概率（可靠性）是多少。除上述三個(gè)要素外，還應(yīng)當(dāng)考慮傳播環(huán)境、地形特征、使用頻率、大地電性參數(shù)等可利用的系統(tǒng)參數(shù)。基本原則是設(shè)法使上行（移動(dòng)臺(tái)—基站）和下行（基站—移動(dòng)臺(tái)）的系統(tǒng)余量相等，從而保證上下行的作用距離大體相同。

五、天線的選址與架設(shè)

架設(shè)天線的位置應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的布局情況，在覆蓋范圍內(nèi)選擇一個(gè)制高點(diǎn)作為發(fā)射中心點(diǎn)。因人防無線集群通信以450MHz設(shè)備為主，具有一定的無線電波的繞射和穿透能力，對影響信號的障礙物阻擋相對較小，所以在平面之間的橫向間距至少大于一個(gè)波長。天饋線系統(tǒng)包括從天線到傳輸線接頭為止的所有匹配，為了使天線與饋線良好的匹配，必須使天線的輸入阻抗與饋線特性阻抗相等。架設(shè)天線必須應(yīng)考慮所受風(fēng)力等級、太陽暴曬、雨水滲漏、冰雪侵襲、雷電防火等自然災(zāi)害。其次注意到加固物件材料的堅(jiān)固性、耐用性、安全性和天饋連接的防護(hù)問題。天線是由支架、底座、立柱、托架、直臂等組成，一般采用鍍鋅結(jié)構(gòu)。安裝時(shí)應(yīng)把底座放在水平的位置上，采用地腳螺栓緊固，注意調(diào)節(jié)天線和平放的相對垂直和天線之間的平衡度。天線安裝完畢后，應(yīng)通過功率計(jì)測其阻抗是否匹配。如果功率計(jì)上不能直接讀出電壓駐波比值，再分別測試入射功率和反射功率，計(jì)算出電壓駐波比。通常要求電壓駐波比不大于1.2。當(dāng)駐波比大于2時(shí)，應(yīng)找出失配的原因來，一般是由于電纜頭焊接上出毛病造成的，還有電纜線和電纜頭不配也會(huì)造成駐波比增加。

參考文獻(xiàn)

[1]柳慶森. 信息化戰(zhàn)爭條件下人民戰(zhàn)爭. 北京：解放軍出版社，2005年