人防无线集群移动通信系统天线设计与安装应考虑的问题

梁拥军

【摘要】天线在人防无线通信中起着十分重要的作用，本文对当前人防使用的无线集群通信天线进行技术分析，对天线的特性、频率宽度、极化取向，天线的功率容限匹配，天线的选址与架设进行了探讨与分析。

【关键词】人防无线通信天线设计安装

天线在人防无线通信中起着十分重要的作用，合理、正确选用天线和频率是获得无线通信理想效果的前提，笔者结合近年来人防无线集群移动通信系统的发展，对当前人防使用的无线集群通信天线进行技术分析，以供参考。

一、天线的作用与分类

无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接收下来，并通过馈线送到无线电接收机。按工作频率分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线；按方向分类，可分为全向天线、定向天线;按外型分类，可分为线状天线、面状天线等。

二、天线的特性、频率宽度、极化取向

天线的性能可以用许多参数来衡量。根据互易定理——即天线用作发射和接收时进行能量转换过程的可逆性，它们的参数在发射和接收时保持不变。天线的频带宽度是指各项指标在额定范围内的工作频率内的工作频率范围，随着频率的变化，各个参数改变的程度是不同的。在集群系统的频段中，限制带宽的主要因素往往是阻抗特性。极化是指无线辐射的电场矢量在空间的取向。它可以为线性极化、圆极化和椭圆极化等各种形式。其中线性极化又可分为垂直极化和水平极化，不同极化的电波在传播时有不同的特点。根据集群用户间的互调可能，应尽量使用焊接方式对接头进行连接，要避免不同金属间的连接。

三、天线的功率容限匹配

天线包括它的匹配、平衡、相位和其他耦合装置，但其所能承受的功率是有限的。用作发射机的天线，应该根据发射机的功率对天线提出功率容限的要求。一般来说，没有磁性材料的天线都属于线性系统，它的功率限制和传输相似，主要是由电击穿和热损坏造成的。电击穿是由于天线中某一些点出现高电压而使介质击穿引起天线失效。天线中电压的分布是不均匀的，天线的匹配、相位和其他耦合装置中存在驻波，往往在电压波峰有很高的峰值电压，这些电压要比平均的电压高得多，最容易引起电击穿。我们在工作实践中注意到，天线常工作于室外，如果防水性能差或受潮使缘体性能下降，也会造成天线损坏。热损坏主要是由于介质损耗产业的热引起的，因绝缘体的介质往往对电信号的热传导反应很差，在连续承受大功率的情况下，散热条件差的部位。局部介质会由于发热而变形，从而诱发电击穿使天线完全损坏、失效，但也会造成天线辐射性能的下降。

四、天线设计与覆盖范围

人防无线通信系统，多数是单基站，使用全向天线或振子天线，全向天线的水平面方向图为一个圆形。为了使覆盖区域扩大，则要求天线增益越大越好，同时天线方向主波瓣不能上翘或下翘，上翘使能量对天线发射，而下翘使能量迅速衰于地表。在设计一个基站台站覆盖区时，应该考虑的三个要素是：业务区是多大；要求的话音质量标准有多高；通信概率（可靠性）是多少。除上述三个要素外，还应当考虑传播环境、地形特征、使用频率、大地电性参数等可利用的系统参数。基本原则是设法使上行（移动台—基站）和下行（基站—移动台）的系统余量相等，从而保证上下行的作用距离大体相同。

五、天线的选址与架设

架设天线的位置应根据系统的布局情况，在覆盖范围内选择一个制高点作为发射中心点。因人防无线集群通信以450MHz设备为主，具有一定的无线电波的绕射和穿透能力，对影响信号的障碍物阻挡相对较小，所以在平面之间的横向间距至少大于一个波长。天馈线系统包括从天线到传输线接头为止的所有匹配，为了使天线与馈线良好的匹配，必须使天线的输入阻抗与馈线特性阻抗相等。架设天线必须应考虑所受风力等级、太阳暴晒、雨水渗漏、冰雪侵袭、雷电防火等自然灾害。其次注意到加固物件材料的坚固性、耐用性、安全性和天馈连接的防护问题。天线是由支架、底座、立柱、托架、直臂等组成，一般采用镀锌结构。安装时应把底座放在水平的位置上，采用地脚螺栓紧固，注意调节天线和平放的相对垂直和天线之间的平衡度。天线安装完毕后，应通过功率计测其阻抗是否匹配。如果功率计上不能直接读出电压驻波比值，再分别测试入射功率和反射功率，计算出电压驻波比。通常要求电压驻波比不大于1.2。当驻波比大于2时，应找出失配的原因来，一般是由于电缆头焊接上出毛病造成的，还有电缆线和电缆头不配也会造成驻波比增加。

参考文献

[1]柳庆森. 信息化战争条件下人民战争. 北京：解放军出版社，2005年