微波天線的應(yīng)用與優(yōu)化探討

張正澤

摘 要：在如今的社會無線通信領(lǐng)域當(dāng)中，微波傳輸技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛、越來越普遍，這對現(xiàn)代無線通信起到了很大的推動與促進(jìn)作用，微波天線作為微波通信的核心組成部分，其直接決定著微波通信的質(zhì)量與性能，因此在微波天線的應(yīng)用當(dāng)中，我們需要注意避免一些影響微波天線信號發(fā)射與接收的影響因素，并對微波天線的應(yīng)用做出優(yōu)化，這樣才能實(shí)現(xiàn)真正高效、穩(wěn)定的微波通信。基于自身的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)與學(xué)習(xí)認(rèn)識，首先對微波天線在應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)注意避免的影響因素進(jìn)行了分析，然后主要就如何對微波天線進(jìn)行優(yōu)化，提出了部分探討性建議，以期能為相關(guān)工作的實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：微波天線;應(yīng)用;影響因素;優(yōu)化

中圖分類號：TB ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.24.108

在整個(gè)微波通信系統(tǒng)當(dāng)中，微波天線是最為關(guān)鍵和核心的組成部分，因?yàn)槠鋼?dān)負(fù)著微波信號發(fā)射與接收的重任，簡單來說就是微博通信系統(tǒng)的“入口”與“出口”，如果微波天線在運(yùn)行過程當(dāng)中，受到了干預(yù)因素的影響，或是安裝、調(diào)試沒有達(dá)到最佳狀態(tài)，其對于微波信號的發(fā)射與接收，就肯定會因此變得不穩(wěn)定，甚至是不安全，對于這樣的情況我們必須要引起高度的關(guān)注和重視，并且要加強(qiáng)相關(guān)的研究、探討與實(shí)踐，注意規(guī)避微波天線應(yīng)用當(dāng)中的影響因素，對微波天線做出科學(xué)的優(yōu)化。

1 微波天線在應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)注意避免的影響因素

1.1 地面地形因素

微波通信系統(tǒng)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)無線通信，其依靠的是視距傳播，就頻率來講的話，其通常保持在2GHZ到20GHz左右。微波信號的傳輸，受地理環(huán)境條件的影響較大，可能會因?yàn)槎喾N原因，而發(fā)生程度不同的反射系數(shù)、電平損耗。在信號傳播的過程當(dāng)中，微波會發(fā)生擴(kuò)散傳播，如果距離越遠(yuǎn)，其單位面積能量，就會越小，這便是我們平常所稱的“自由空間傳輸損耗”。在微波的傳輸過程當(dāng)中，各種體型、結(jié)構(gòu)較為高大的實(shí)體障礙物，也會對其造成明顯的影響，攔截電磁波，使微波信號出現(xiàn)較大的損耗。如果是平整的湖面、地面，則會將一部分的信號反射到接收天線上面，這個(gè)時(shí)候直射信號與反射信號重疊相加，相互之間就會產(chǎn)生抵消作用，損耗額外的能量，電平衰落這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，在很多時(shí)候就是因?yàn)檫@種反射所引起的。如果微波信號的傳輸，受到了類似刀刃狀的實(shí)體障礙遮擋，其傳輸?shù)碾娖剿ズ模瑫黾?dB。如果發(fā)射和接收的微波天線之間的連線，低于了該實(shí)體障礙的頂端，電平衰減會相當(dāng)?shù)膰?yán)重。因此在微波天線的建設(shè)、施工過程當(dāng)中，需要考慮到地面地形因素所帶來的影響，予以盡量的規(guī)避。

1.2 地面反射因素

微波天線不僅僅會接收到發(fā)射天線直接傳輸?shù)男盘枺瑫r(shí)還會接收到地面反射信號，這兩種信號的綜合，會導(dǎo)致兩種可能的情況出現(xiàn)——信號電平減小或增大，這也是我們在微波天線的應(yīng)用中，需要注意考慮到的一大因素，盡量避免其對微波通信帶來負(fù)面的影響。

1.3 大氣因素

微波信號在大氣中的傳輸，同樣會受到影響，可能被吸收一部分的微波信號，出現(xiàn)信號衰減。而且氣候的變化，也會對微波信號帶來影響，致使微波信號的傳輸發(fā)生偏移，降低信號質(zhì)量。大氣當(dāng)中存在的小水滴，會使得電磁波出現(xiàn)散射衰落，在其頻率越高的情況下，散射衰落就會顯得更大。如在雨霧天氣中，其頻率超過了9GHz，出現(xiàn)的散射衰落就會相當(dāng)?shù)膰?yán)重。而且就微波天線本身來講的話，如果其饋管密封不良，有水分滲入，還會給微波通信帶來更大的問題，直接導(dǎo)致通信中斷、失效。

2 微波天線的優(yōu)化

2.1 分集技術(shù)

這種技術(shù)的主要原理，是在接收端的微波天線，對相關(guān)性不大的多路信號，進(jìn)行篩選，或是對其進(jìn)行合成，以此來減少多徑衰落對信號傳輸，帶來的影響。從實(shí)踐和研究情況來看，通過對這種技術(shù)的應(yīng)用，能夠使信號提高20dB上下。具體來說，該技術(shù)分為空間分集、極化分集以及角度分集。

其中空間分集也就是天線分集，這種分集技術(shù)的應(yīng)用，是最為廣泛的，具體的操作方法是先使用微波天線將信號打出去，然后再使用多面接收天線，從新將信號收集回來，最后再在收回信號的過程當(dāng)中，篩選、合并信號。關(guān)鍵點(diǎn)是要確保信號相互獨(dú)立，不能產(chǎn)生相互影響，為此應(yīng)當(dāng)將接收天線之間的距離拉大，不能短于了半個(gè)波長;極化分集采用的是另外一種分集方式，主要的技術(shù)方法是采取垂直與水平兩種極化方法，使兩種極化衰落的特點(diǎn)不盡相同，然后再從中選擇信號最優(yōu)的信號，從研究和實(shí)踐情況來看，通過對極化分集，能夠顯著提高鏈路容量、傳輸效率;最后是角度分集，其技術(shù)方法是借助接收端信號不同向的特點(diǎn)，采取多面、多角度接收天線，來對信號進(jìn)行合并。從而達(dá)到增強(qiáng)信號強(qiáng)度的目的，當(dāng)然這會在一定程度上增加微波天線設(shè)備本身的復(fù)雜度。

2.2 阻抗匹配技術(shù)

天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值，便是微波天線的輸入阻抗。在最佳的情況之下，饋線和天線之間的連接，是天線的輸入阻抗是純電阻，而且其還需要與饋線特性阻抗相同，因?yàn)樵谶@樣的情況之下，饋線終端無功率反射，沒有駐波存在于饋線上，頻率的變化，引起天線輸入阻抗線性變化。阻抗匹配技術(shù)的主要作用和目的，是將天線輸入阻抗中的電抗分量，盡量完全的消除，這樣的話電阻分量就可以盡可能的接近饋線特性阻抗。為此，我們在安裝工作當(dāng)中，以及維護(hù)工作當(dāng)中，都需要嚴(yán)格的執(zhí)行相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保設(shè)備自身阻抗匹配，同時(shí)還要保證各個(gè)連接件之間，接觸完全正常，防止其出現(xiàn)阻抗不匹配的情況。

3 結(jié)語

在如今的無線通信領(lǐng)域當(dāng)中，微波通信具有非常重要的地位，因此我們必須要重視對微波天線的應(yīng)用與優(yōu)化，因?yàn)檫@緊緊關(guān)系著微波通信的質(zhì)量和安全性。

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