微波天線的應用與優化思考

劉方　葉巴林

摘 要 隨著科學技術的快速發展，微波傳輸技術在通信領域的應用也在不斷升級?；诖耍疚膶⒑唵畏治鑫⒉ㄌ炀€的應用要點，并深入探討微波天線的優化路徑，希望研究內容能夠給相關從業人員以啟發。

關鍵詞 微波天線;維護;傳輸

前言

微波傳輸技術在無線傳輸領域的應用較為廣泛，作為重要子系統，微波通信系統中的微波天線直接影響無線傳輸的性能和質量。為保證微波天線更好地服務于微波傳輸，正是本文圍繞微波天線的應用與優化開展具體研究的原因所在。

1微波天線的應用要點

1.1 關注地面地形因素影響

為科學應用微波天線，必須關注地面地形因素帶來的影響。微波的視距傳播屬于微波信息傳導的主要途徑，多采用2GHZ～20GHz區間的頻率。對于波長較短的微波來說，其電平損耗和反射系數在不同地理條件下便會明顯，且擴散傳播的現象會出現于空中傳導時，傳播距離的加大會導致微波單位面積內的能量減小，自由空間傳輸損耗屬于這種能量減少的實質。一部分的電磁波會被高大的實體障礙物攔截，微波信號的損耗會進一步增大。少量的信號會因平整的湖面和地面反射到接收天線上面，直射信號和反射信號會因此重疊相加，能量損耗會因信號相互抵消而提升。微波傳輸受到的反射影響較大，電平衰落便源于這類影響，如刀刃形狀障礙物或山峰存在于微波傳輸路徑上，6dB電平衰耗會在微波傳輸過程中增加，如存在高于天線之間連線的障礙物，嚴重衰減的電平將隨之出現。因此，必須針對性規避相關障礙物，并在必要時將天線安裝高度提高，也可以采用改變線路、接收點的方式，微波傳輸在波長越長、頻率越低情況下擁有的越高繞射能力需同時得到合理利用[1]。

1.2 關注地面反射及大氣影響

分析地面反射影響可以發現，在接收發射天線傳輸信號的同時，接收天線還會同時收到地面反射的信號，由此催生的信號電平減小、增大等情況也需要得到重視;分析大氣影響可以發現，一定量微波信號會由大氣成分吸收，少量的信號衰減會因此產生，微波的傳輸方向在氣候的變化影響下也會出現一定偏移，由此引發的信號質量問題必須得到重視，雖然這類影響相較于自由空間衰減較小。值得注意的是，電磁波會因大氣中的小水滴出現散射衰落，且散射衰落的嚴重程度會隨電磁波頻率的提升而惡化，如存在9GHz以上的電磁波頻率，雨霧天氣下將出現非常嚴重的散射衰落。此外，饋管密封如出現問題，滲入雨水、融水也會導致停傳、波導異常等情況出現，這類影響同樣需要得到重點關注。以某微波站為例，接收電平在每天中午12點后開始衰落并最終停傳，且這種現象會在下午4點左右自動恢復，通過針對性分析發現，這種現象的出現源于內部進水結冰的饋管，雪水因饋管法蘭頭密封不好而滲入，外皮顏色為黑色的饋管擁有較強的吸熱能力，因此氣溫升高的中午時分滲入的雪水會融化并形成水汽，此時存在逐漸衰落并最終阻斷的信號。隨著氣溫不斷下降，水汽結冰后微波信號可自由通過，因此必須加強對饋管密封問題的重視[2]。

2微波天線的應用優化路徑

2.1 分集技術優化路徑

為實現微波天線的應用優化，分集技術優化需得到重視。所謂分集技術，指的是選擇或加以合成多路相關性不大的接收信號，微波接收端可由此降低多徑衰落帶來的影響。在對多條相對獨立信號路徑采集的過程中，需同時選取至少兩條擁有較強信號的信號，以此開展針對性合并，接收端的平均信噪比和瞬時信噪比可由此提升，一般可實現20dB左右的提升。在分集技術的具體應用中，需首先開展空間分集，通過微波天線打出去信號，且信號收回采用多面接收天線，即可隨之合并多路信號，這一過程需保證存在相對獨立的信號，需保證存在盡量較大的天線間的間距，需保證半個波長小于接收天線之間的間距。此外，分集的重數在世界應用中需控制在2-3區間;極化分集指的是通過垂直和水平兩種極化方法，利用二者存在的不同特點，即可選擇高信號強度，以此實現鏈路容量提高和傳輸效率提升;角度分集需對接收端存在的信號非同向特點進行利用，以此設置多面非同向的接收天線于接收端，以此開展合并即可實現信號強度提高，但這種優化導致的設備復雜程度提升也需要引起重視。分析分集技術優化效果可以發現，可圍繞非分集技術和分集技術在降低衰落產生影響方面的效果進行對比，具體對比可基于標稱改進結果進行定量評估?？紤]到多路徑傳輸到接收端的發射端信號傳輸路徑，多路信號的接收端無法同步，誤碼問題會因此出現。接收端所可通過應用自適應均衡技術的均衡器發射擁有相反信道特性的一條信號，以此實現多徑傳輸下發射端帶來的干擾，誤碼的減小也可同時實現。均衡可分為時域均衡和頻域均衡，一般兩種自適應均衡器會同時使用，電路抗衰落能力可由此實現最大程度的提升。

2.2 阻抗匹配優化路徑

微波天線的應用優化還需要關注阻抗匹配技術的應用，天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值為微波天線的輸入阻抗。對于連接的天線與饋線來說，純電阻的天線輸入阻抗同時與饋線的特性阻抗相等屬于最佳情形，此時存在無功率反射的饋線終端以及沒有駐波的饋線，抗隨頻率變化的天線輸入阻抗呈線性。基于阻抗匹配優化，實現輸入阻抗中的電抗分量消除，可保證盡可能地接近饋線特性阻抗的電阻分量存在。為有效開展阻抗匹配優化，操作規程和維護規程必須嚴格執行，在設備自身阻抗匹配得到保證的同時，各連接件之間的良好接觸需同時得到嚴格檢查，以此避免阻抗不匹配問題因人為因素出現。

3結束語

綜上所述，微波天線的應用與優化需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的分集技術優化路徑、阻抗匹配優化路徑等內容，則提供了可行性較高的微波天線優化思路。為實現微波天線的更高水平應用，微波工作者必須加強對大氣、地面反射、地面地形帶來影響的重視程度，同時規避人為因素影響。

參考文獻

[1] 馬驍. 高功率微波陣列天線若干關鍵技術研究[D].北京：電子科技大學，2020.

[2] 張正澤.微波天線的應用與優化探討[J].現代商貿工業，2019， 40（24）：201.

作者簡介

劉方（1994-），男，湖南邵陽人;學歷：本科，職稱：助理工程師，現就職單位：中國船舶重工集團公司第七二三研究所，研究方向：電子戰。