微波天线的应用与优化探讨王鹤

微波天线的应用与优化探讨王鹤

王鹤

天津764通信导航技术有限公司天津300000

摘要：在整个微波通信系统当中，微波天线是最为关键和核心的组成部分，因为其担负着微波信号发射与接收的重任，简单来说就是微博通信系统的“入口”与“出口”，如果微波天线在运行过程当中，受到了干预因素的影响，或是安装、调试没有达到最佳状态，其对于微波信号的发射与接收，就肯定会因此变得不稳定，甚至是不安全，对于这样的情况我们必须要引起高度的关注和重视，并且要加强相关的研究、探讨与实践，注意规避微波天线应用当中的影响因素，对微波天线做出科学的优化。

关键词：微波天线；应用；优化

引言

在无线通信领域中，微波传输技术得到了越来越广泛的应用。微波天线是微波通信系统的重要子系统。微波天线是微波通信系统设备的“出口”和“入口”，其质量和性能，安装及调试是否精准，维护的到不到位，都直接影响到整个系统的运行因此，微波天线的安装调试及其维护工作至关重要，在微波设备的运行维护管理工作中，必须克服重主设备轻外围设备的传统理念。微波天线并非是一个非常完美的设备，它需要技术人员经过多次实验、修改，对其进行优化，以达到最佳的运行状态，以使微波天线运行更加稳定，传输的效率最大限度的提高。当前对于微波天线的优化，有很多的研究成果，但大多是从单一要素进行酌量，因为缺乏对综合各种因素影响的考虑，优化的结果并不是特别理想。所以目前微波天线仍处于发展和完善阶段。这篇文章就是想集合多种因素的影响，综合分析，优化选择微波天线的方法。

1.微波天线在应用中应当注意避免的影响因素

1.1地面地形因素

微波通信系统之所以能够实现无线通信，其依靠的是视距传播，就频率来讲的话，其通常保持在2GHZ到20GHZ左右。微波信号的传输，受地理环境条件的影响较大，可能会因为多种原因，而发生程度不同的反射系数、电平损耗。在信号传播的过程当中，微波会发生扩散传播，如果距离越远，其单位面积能量，就会越小，这便是我们平常所称的“自由空间传输损耗”。在微波的传输过程当中，各种体型、结构较为高大的实体障碍物，也会对其造成明显的影响，拦截电磁波，使微波信号出现较大的损耗。如果是平整的湖面、地面，则会将一部分的信号反射到接收天线上面，这个时候直射信号与反射信号重叠相加，相互之间就会产生抵消作用，损耗额外的能量，电平衰落这种现象的出现，在很多时候就是因为这种反射所引起的。如果微波信号的传输，受到了类似刀刃状的实体障碍遮挡，其传输的电平衰耗，会增加6dbｄＢ。如果发射和接收的微波天线之间的连线，低于了该实体障碍的顶端，电平衰减会相当的严重。因此在微波天线的建设、施工过程当中，需要考虑到地面地形因素所带来的影响，予以尽量的规避。

1.2地面反射因素

微波天线不仅仅会接收到发射天线直接传输的信号，同时还会接收到地面反射信号，这两种信号的综合，会导致两种可能的情况出现———信号电平减小或增大，这也是我们在微波天线的应用中，需要注意考虑到的一大因素，尽量避免其对微波通信带来负面的影响。

1.3大气因素

微波信号在大气中的传输，同样会受到影响，可能被吸收一部分的微波信号，出现信号衰减。而且气候的变化，也会对微波信号带来影响，致使微波信号的传输发生偏移，降低信号质量。大气当中存在的小水滴，会使得电磁波出现散射衰落，在其频率越高的情况下，散射衰落就会显得更大。如在雨雾天气中，其频率超过了9GHz，出现的散射衰落就会相当的严重。而且就微波天线本身来讲的话，如果其馈管密封不良，有水分渗入，还会给微波通信带来更大的问题，直接导致通信中断、失效。

2.微波天线的优化措施

怎样才能使微波天线的收发端有效的发送和接收到优质的信号，就要充分的考虑到地形、地面、大气、这三大[1]。针对性的采取一些方法，来进行优化。

2.1分集技术的优化

分集技术实现方法，分集技术，就是在微波接收端把多路相关性不大的接收信号进行选择或加以合成，从而减轻多径衰落造成的影响。在采集多条相对独立信号路径的同时选取两条或两条以上信号较强的信号进行合并，以达到提高接收端瞬时信噪比和平均信噪比的目的，一般可提高20dB左右。具体实施方法如下：第一，空间分集。空间分集还有一个称呼叫天线分集。采用最多的分集方法就是使用微波天线把信号打出去，使用多面接收天线把信号收回来，继而把多路信号进行合并。一定要保证信号相对独立，采取的措施就是要使天线间的间距尽量的大一些，最好能让接收天线之间的间距大于半个波长。在实际应用中分集的重数大至掌握在2-3。第二，极化分集。顾名思义就是通过水平和垂直两种极化的方法使两种极化衰落的特点不尽相同。我们可以选择用一个高信号强度。该技术在传输效率和提高链路容量有明显效果。第三，角度分集。就是利用接收端的信号非同向的特点，在接收端使用多面非同向的接收天线，然后将其合并，以此来提高信号强度。当然，这将会使设备的复杂程度大为提高[2]。

2.2分集技术的改善效果

评估采用分集技术和非分集技术对降低衰落产生的影响。经常使用标称改进结果来定量评估分集改善是否有效。由于发射端的信号会由多路径传输到接收端，造成接收端的多路信号不能同步，导致误码。自适应均衡技术就是通过接收端所使用的一个均衡器，通过发射一条与信道特性相反的信号用以抵消发射端由多径传输所产生的干扰，从而减小误码的技术。均衡分为频域均衡和时域均衡。一般情况下都会同时使用这两种自适应均衡器，目的就是为了最大程度的使电路抗衰落能力得到提高。

2.3阻抗匹配技术

微波天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端无功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化呈线性。天线的阻抗匹配就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。这就要求我们在安装或日常维护工作中，除了严格执行操作规程和维护规程保证设备自身的阻抗匹配外，必须认真细致地检查各连接件之间的良好接触，避免人为引起阻抗不匹配因素[3]。

结论

简而言之，在如今的社会无线通信领域当中，微波传输技术的应用越来越广泛、越来越普遍，这对现代无线通信起到了很大的推动与促进作用，微波天线作为微波通信的核心组成部分，其直接决定着微波通信的质量与性能，因此在微波天线的应用当中，我们需要注意避免一些影响微波天线信号发射与接收的影响因素，并对微波天线的应用做出优化，这样才能实现真正高效、稳定的微波通信。基于自身的实际工作经验与学习认识，首先对微波天线在应用中应当注意避免的影响因素进行了分析，然后主要就如何对微波天线进行优化，提出了部分探讨性建议，以期能为相关工作的实践提供参考。

参考文献

[1]范丽，魏彦辉．微波天线反射面均方根测量系统研究与应用[J].物联网技术，2017，（10）：35－36．

[2]郭勇，马欢，王刚．一种微波接力天线自动对准实现方法[J].通讯世界，2018，（06）：109－110．

[3]董志迪．人工电磁材料结构在微波天线中的应用研究[J].计算机产品与流通，2019，（02）：136－137．