微波通信天線選擇與優(yōu)化方法研究

由式(13)可知：當(dāng)K>1，正折射時(shí)，等效余隙hce增大；K1，負(fù)折射時(shí)，等效余隙hce減少。在實(shí)際選用天線時(shí)要綜合考慮各種因素，應(yīng)重點(diǎn)考慮地形、地面反射和大氣折射的影響。

3 微波天線優(yōu)化方法的研究
為保證微波天線的發(fā)送端可有效將信號發(fā)送至目的地或中繼站，在接收端能夠可靠接收到信號，應(yīng)在充分考慮地面、大氣及其他自然因素影響的基礎(chǔ)上采取一定優(yōu)化措施。
3．1 分集技術(shù)的優(yōu)化
分集技術(shù)，就是在接收端將相關(guān)性較小的多路收信機(jī)輸出信號進(jìn)行選擇或合成，從而減輕多徑衰落造成的影響。分集技術(shù)是通過查找和利用自然界無線傳播環(huán)境中獨(dú)立的(至少是高度不相關(guān)的)多徑信號來實(shí)現(xiàn)的，如果一條無線傳播路徑經(jīng)歷了深度衰落，而另一條相對獨(dú)立的路徑中可能仍包含較強(qiáng)的信號，因此可以在多個(gè)信號中選擇2個(gè)或更多的信號進(jìn)行合并，這樣可同時(shí)提高接收端的瞬時(shí)信噪比和平均信噪比．一般可提高20~30 dB。具體實(shí)現(xiàn)方法有以下幾種：
(1)空間分集又稱天線分集 圖3是移動(dòng)通信中使用較多的分集形式，采用多副接收天線來接收信號，然后進(jìn)行合并。為保證接收信號的獨(dú)立性，要求天線問的距離足夠大，在理想情況下，接收天線之間的距離只要大于波長λ的一半即可。從技術(shù)角度講，分集天線數(shù)即分集重?cái)?shù)越多，性能改善越好，但當(dāng)分集重?cái)?shù)多到一定程度數(shù)時(shí)，分集重?cái)?shù)繼續(xù)增多，性能改善量將逐步減小。因此，分集重?cái)?shù)在2～4重較合適。

(2)極化分集在移動(dòng)環(huán)境下，空中的水平路徑和垂直路徑是不相關(guān)的，因而信號也呈現(xiàn)不相關(guān)的衰落特性。在發(fā)射和接收端各裝兩副天線，一副水平極化天線，一副垂直極化天線，可得到2個(gè)不相關(guān)的信號。在蜂窩移動(dòng)用戶激增時(shí)，這一技術(shù)在改進(jìn)鏈路的傳輸效率和提高容量方面效果明顯。
(3)角度分集信號在傳輸過程中受環(huán)境影響，使得到達(dá)接收端的信號不可能是同方向的，這樣在接收端安裝方向性天線可合并不相關(guān)的信號。
分集改善效果指比較采用分集技術(shù)與不采用分集技術(shù)對減輕深衰落影響的效果。常用標(biāo)稱改善效果定量衡量分集的改善程度，即用分集增益和分集改善度2個(gè)指標(biāo)來描述。分集增益是指在某一累積時(shí)間百分比內(nèi)，分集接收與單一接收的收信電平差。這一電平差越大，分集增益越高，說明分集改善效果越好。分集改善度指在某一相對的收信電平時(shí)，單一接收與分集接收的衰落累積時(shí)間百分比之比，其比值越大，說明分集改善效果越好。
3．2 自適應(yīng)均衡技術(shù)的優(yōu)化
電波在空間輻射時(shí)，由于高山、建筑物的反射形成多條路徑傳輸。接收端的接收信號是各路徑不同時(shí)延波形的疊加。帶寬限制和非線性會(huì)造成信號波形畸變，引起相鄰碼元之間的串?dāng)_，以上情況都將引起誤碼。自適應(yīng)均衡就是通過接收端的均衡器產(chǎn)生與信道特性相反的特性以抵消信道時(shí)變多徑傳播引起的干擾，可消除波形疊加、碼間串?dāng)_，也能減小加性噪聲干擾，從而減小誤碼的技術(shù)。均衡分為頻域均衡和時(shí)域均衡。頻域均衡指總的傳輸函數(shù)滿足無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件。時(shí)域均衡是使總沖擊響應(yīng)滿足無碼間干擾的條件。在實(shí)際電路中，往往同時(shí)采用頻域和時(shí)域自適應(yīng)均衡器，最大限度地提高電路的抗衰落能力。
圖4為應(yīng)用最廣泛的橫向?yàn)V波式均衡器原理框圖，該均衡器的橫向?yàn)V波器由2N級延遲線T和可調(diào)的加權(quán)電路組成，每級延遲1 bit。在中間(中心抽頭)脈沖S0的前后各有N個(gè)脈沖，總共有2N+1個(gè)脈沖。

3．3 阻抗匹配的優(yōu)化
天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。天線與饋線的連接，最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗，這時(shí)饋線終端無功率反射，饋線上沒有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化較平緩。天線的阻抗匹配就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗。

4 結(jié)束語
微波天線作為無線通信不可缺少的一部分，其性能直接影響通信系統(tǒng)的指標(biāo)。描述微波天線的特性參量有方向圖、方向性系數(shù)、增益、輸入阻抗、輻射效率、極化和頻帶寬度等。探討微波天線選擇時(shí)需考慮的因素，并從分集技術(shù)、自適應(yīng)均衡技術(shù)、阻抗變換等方面提出優(yōu)化方案，有一定創(chuàng)新思想。