微波通信天線選擇與優化方法研究

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

3 微波天線優化方法的研究
為保證微波天線的發送端可有效將信號發送至目的地或中繼站，在接收端能夠可靠接收到信號，應在充分考慮地面、大氣及其他自然因素影響的基礎上采取一定優化措施。
3．1 分集技術的優化
分集技術，就是在接收端將相關性較小的多路收信機輸出信號進行選擇或合成，從而減輕多徑衰落造成的影響。分集技術是通過查找和利用自然界無線傳播環境中獨立的(至少是高度不相關的)多徑信號來實現的，如果一條無線傳播路徑經歷了深度衰落，而另一條相對獨立的路徑中可能仍包含較強的信號，因此可以在多個信號中選擇2個或更多的信號進行合并，這樣可同時提高接收端的瞬時信噪比和平均信噪比．一般可提高20~30 dB。具體實現方法有以下幾種：
(1)空間分集又稱天線分集 圖3是移動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，然后進行合并。為保證接收信號的獨立性，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。從技術角度講，分集天線數即分集重數越多，性能改善越好，但當分集重數多到一定程度數時，分集重數繼續增多，性能改善量將逐步減小。因此，分集重數在2～4重較合適。

(2)極化分集在移動環境下，空中的水平路徑和垂直路徑是不相關的，因而信號也呈現不相關的衰落特性。在發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個不相關的信號。在蜂窩移動用戶激增時，這一技術在改進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境影響，使得到達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的信號。
分集改善效果指比較采用分集技術與不采用分集技術對減輕深衰落影響的效果。常用標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個指標來描述。分集增益是指在某一累積時間百分比內，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，單一接收與分集接收的衰落累積時間百分比之比，其比值越大，說明分集改善效果越好。
3．2 自適應均衡技術的優化
電波在空間輻射時，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延波形的疊加。帶寬限制和非線性會造成信號波形畸變，引起相鄰碼元之間的串擾，以上情況都將引起誤碼。自適應均衡就是通過接收端的均衡器產生與信道特性相反的特性以抵消信道時變多徑傳播引起的干擾，可消除波形疊加、碼間串擾，也能減小加性噪聲干擾，從而減小誤碼的技術。均衡分為頻域均衡和時域均衡。頻域均衡指總的傳輸函數滿足無失真傳輸的條件。時域均衡是使總沖擊響應滿足無碼間干擾的條件。在實際電路中，往往同時采用頻域和時域自適應均衡器，最大限度地提高電路的抗衰落能力。
圖4為應用最廣泛的橫向濾波式均衡器原理框圖，該均衡器的橫向濾波器由2N級延遲線T和可調的加權電路組成，每級延遲1 bit。在中間(中心抽頭)脈沖S0的前后各有N個脈沖，總共有2N+1個脈沖。

3．3 阻抗匹配的優化
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的指標。描述微波天線的特性參量有方向圖、方向性系數、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需考慮的因素，并從分集技術、自適應均衡技術、阻抗變換等方面提出優化方案，有一定創新思想。