人防無線集群移動通信系統天線設計與安裝應考慮的問題

梁擁軍

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

【關鍵詞】人防無線通信天線設計安裝

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，筆者結合近年來人防無線集群移動通信系統的發展，對當前人防使用的無線集群通信天線進行技術分析，以供參考。

一、天線的作用與分類

無線電發射機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。電磁波到達接收地點后，由天線接收下來，并通過饋線送到無線電接收機。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來衡量。根據互易定理——即天線用作發射和接收時進行能量轉換過程的可逆性，它們的參數在發射和接收時保持不變。天線的頻帶寬度是指各項指標在額定范圍內的工作頻率內的工作頻率范圍，隨著頻率的變化，各個參數改變的程度是不同的。在集群系統的頻段中，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有不同的特點。根據集群用戶間的互調可能，應盡量使用焊接方式對接頭進行連接，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。用作發射機的天線，應該根據發射機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，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出現高電壓而使介質擊穿引起天線失效。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，也會造成天線損壞。熱損壞主要是由于介質損耗產業的熱引起的，因絕緣體的介質往往對電信號的熱傳導反應很差，在連續承受大功率的情況下，散熱條件差的部位。局部介質會由于發熱而變形，從而誘發電擊穿使天線完全損壞、失效，但也會造成天線輻射性能的下降。

四、天線設計與覆蓋范圍

人防無線通信系統，多數是單基站，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圓形。為了使覆蓋區域擴大，則要求天線增益越大越好，同時天線方向主波瓣不能上翹或下翹，上翹使能量對天線發射，而下翹使能量迅速衰于地表。在設計一個基站臺站覆蓋區時，應該考慮的三個要素是：業務區是多大；要求的話音質量標準有多高；通信概率（可靠性）是多少。除上述三個要素外，還應當考慮傳播環境、地形特征、使用頻率、大地電性參數等可利用的系統參數。基本原則是設法使上行（移動臺—基站）和下行（基站—移動臺）的系統余量相等，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

架設天線的位置應根據系統的布局情況，在覆蓋范圍內選擇一個制高點作為發射中心點。因人防無線集群通信以450MHz設備為主，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波長。天饋線系統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。架設天線必須應考慮所受風力等級、太陽暴曬、雨水滲漏、冰雪侵襲、雷電防火等自然災害。其次注意到加固物件材料的堅固性、耐用性、安全性和天饋連接的防護問題。天線是由支架、底座、立柱、托架、直臂等組成，一般采用鍍鋅結構。安裝時應把底座放在水平的位置上，采用地腳螺栓緊固，注意調節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，應通過功率計測其阻抗是否匹配。如果功率計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，計算出電壓駐波比。通常要求電壓駐波比不大于1.2。當駐波比大于2時，應找出失配的原因來，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造成駐波比增加。

參考文獻

[1]柳慶森. 信息化戰爭條件下人民戰爭. 北京：解放軍出版社，2005年