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2025-01-18

衛(wèi)星天線是寬帶通信最薄弱的環(huán)節(jié)？

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2019-11-22

衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商認(rèn)為衛(wèi)星天線是利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)寬帶服務(wù)的薄弱環(huán)節(jié)，不但技術(shù)落后，而且成本也高。相較傳統(tǒng)碟形天線，衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商希望可以同時(shí)跟蹤多顆衛(wèi)星、適合多個(gè)表面的平板天線可以成功，但仍有關(guān)鍵點(diǎn)需要突破。SESNetworks亞太區(qū)副總裁伊姆蘭·馬利克（ImranMalik）7月3日在APSAT2018會(huì)議上表示，“天線的作為衛(wèi)星通信的一個(gè)重要組成部分，尚未創(chuàng)新”。他說(shuō)，研發(fā)不充分使天線費(fèi)用昂貴并且批量生產(chǎn)困難。?APTSatellite執(zhí)行副總裁黃寶忠對(duì)此表示贊同。如果天線費(fèi)用更低，則在為海上漁船提供衛(wèi)星通信服務(wù)將具有“巨大的潛力”。2017年，Kymeta公司的第一批產(chǎn)品開(kāi)始裝備。Phasor公司首席執(zhí)行官DavidHelfgott稱(chēng)其將于2018年晚些時(shí)候或2019年上半年開(kāi)始生產(chǎn)平板天線。其他公司也計(jì)劃在2019年進(jìn)入平板天線市場(chǎng)。Malik表示，平板天線將有助于將衛(wèi)星通信從小眾應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)橹髁鬟B接方式。然而，其他人并不贊同他的看法。“平板天線很好，但主要的問(wèn)題是可能無(wú)法達(dá)到所需的容量，”Eutelsat亞洲首席商務(wù)官KenLoke說(shuō)道，“這對(duì)于飛機(jī)、火車(chē)、汽車(chē)來(lái)說(shuō)都很好，但是上行鏈路的能力限制了通過(guò)其可以傳輸數(shù)據(jù)的容量。同時(shí)，最便宜的價(jià)格可能是每單位1,500美元到2,000美元。“Loke表示，Eutelsat能夠以350美元左右的價(jià)格提供70厘米的天線系統(tǒng)，包括調(diào)制解調(diào)器和其他組件。中國(guó)衛(wèi)通副總裁姚發(fā)海表示擔(dān)心平板天線如果出現(xiàn)性能問(wèn)題，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。SES在3月份宣布投資三家公司--Viasat，IsoTropicSystems和AlcanSystems--以構(gòu)建與其下一代O3bmPower星座兼容的平板天線。Malik表示，SES的O3bmPower目標(biāo)是“將每兆比特的成本降低十倍，將每個(gè)終端的成本降低五倍，并將吞吐量提高至少十倍?！監(jiān)3bmPower包括7顆衛(wèi)星，由波音公司建造，計(jì)劃2021年發(fā)射，旨在提供10太比特的通信容量。

天線的安裝對(duì)通信效果的影響

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2019-11-22

天線是一種能量變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無(wú)界媒介中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換。頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，天線越長(zhǎng)。一般天線都具有可逆性，即同一副天線既可用作發(fā)射天線，也可用作接收天線，同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的。比如，天線應(yīng)用在無(wú)線設(shè)備上，將無(wú)線設(shè)備輸出的電磁波信號(hào)傳輸出去或者將天線接收的電磁波信號(hào)傳回?zé)o線設(shè)備。那天線是如何對(duì)通信效果產(chǎn)生影響的呢，接下來(lái)就通過(guò)天線選型、匹配、安裝和調(diào)試這四個(gè)方面來(lái)介紹天線的安裝對(duì)通信效果產(chǎn)生的影響。天線的選型如果在同一款無(wú)線設(shè)備中使用，是有很多方案可以選擇的，尺寸、成本、性能這些都是非常重要的因素。以各種外置天線為例，說(shuō)明如何選擇天線。天線的種類(lèi)繁多，有FPC天線、短膠棒天線、長(zhǎng)可彎折天線、吸盤(pán)天線、衛(wèi)星電視接收天線以及板狀天線等。首先，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)選擇天線。比如說(shuō)一款無(wú)線產(chǎn)品結(jié)構(gòu)非常有限，只能考慮將天線放在殼體內(nèi)，那就只能選擇FPC軟天線或者短的膠棒天線，甚至是直接集成天線到PCB板上（做成PCB天線）；如果產(chǎn)品的尺寸不受限制，那可以選用增益高、尺寸大一些的吸盤(pán)天線或者膠棒天線；如果你是用在衛(wèi)星電視，那可以用專(zhuān)用的衛(wèi)星電視接收天線。當(dāng)然，這個(gè)天線的選擇都是不固定的，需根據(jù)自身的需求來(lái)選型。天線的匹配什么叫匹配？匹配就是說(shuō)饋線終端所接負(fù)載阻抗等于饋線特性阻抗，那天線應(yīng)用在無(wú)線設(shè)備上，匹配就相當(dāng)于無(wú)線設(shè)備的輸出阻抗與天線的輸入阻抗相匹配，或者說(shuō)無(wú)線設(shè)備的輸入阻抗與天線的輸出阻抗相匹配。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，最佳的天線都會(huì)做成標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆，同時(shí)無(wú)線設(shè)備的阻抗也是標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆，這樣天線和無(wú)線設(shè)備完全匹配，保證沒(méi)有傳輸信號(hào)的流失，進(jìn)而保證好的通信效果。天線匹配的優(yōu)劣一般用四個(gè)參數(shù)來(lái)衡量：反射系數(shù)、行波系數(shù)、駐波比和回波損耗，通常用的較多的是駐波比和回波損耗。在了解這四個(gè)參數(shù)之前，我們先來(lái)了解一下射頻中常見(jiàn)的S參數(shù)。S參數(shù)就是S11、S12、S21和S22這四個(gè)系數(shù)。S12為反向傳輸系數(shù)，也就是隔離；S21為正向傳輸系數(shù)，也就是增益；S11為輸入反射系數(shù)，也就是輸入回波損耗；S22為輸出反射系數(shù)，也就是輸出回波損耗。反射系數(shù)（τ）：描述的是反射電壓與入射電壓的比值,是一個(gè)標(biāo)量。行波系數(shù)（K）：等于電壓最小值/電壓最大值，即（入射波振幅-反射波振幅)/(反射波振幅+入射波振幅)。駐波比：VSWR=(1+反射系數(shù))/(1-反射系數(shù))，其值在1到無(wú)窮大之間。駐波比為1表示阻抗匹配；駐波比為無(wú)窮大表示全反射，完全失配。所以駐波比越大，反射功率越高。傳輸效率越低。在無(wú)線通信系統(tǒng)中，一般要求駐波比小于1.5。回波損耗(ReturnLoss)：其數(shù)值為入射功率與反射功率的比值,以分貝dB值表示。回波損耗的值在0dB的到無(wú)窮大之間，回波損耗越大表示匹配越好。0表示全反射，無(wú)窮大表示完全匹配?；夭〒p耗又稱(chēng)為反射損耗，是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射，是一對(duì)線自身的反射。不匹配主要發(fā)生在連接器的地方，但也可能發(fā)生于電纜中特性阻抗發(fā)生變化的地方，所以施工的質(zhì)量是提高回波損耗的關(guān)鍵。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般要求回波損耗大于14dB。天線的安裝首先，天線的使用與周?chē)h(huán)境息息相關(guān)。需附近無(wú)高大建筑物阻擋，周?chē)臻g無(wú)強(qiáng)電磁干擾，這樣才能發(fā)揮其輻射和接收遠(yuǎn)方信號(hào)的作用?，F(xiàn)在大城市高樓林立，高樓里對(duì)講機(jī)和地下車(chē)庫(kù)等通訊就出現(xiàn)很多盲區(qū)。為了解決此問(wèn)題，采用了中繼臺(tái)和室內(nèi)分布天線系統(tǒng)，分布式吸盤(pán)天線的安裝位置和安裝環(huán)境就顯得特別重要。事先考察并預(yù)留好安裝位置，并鋪設(shè)好安裝環(huán)境要求。一般選址在各層樓道交叉口，開(kāi)闊處或測(cè)試發(fā)現(xiàn)的屏蔽盲區(qū)嚴(yán)重處，避免安裝在豎井內(nèi)或電磁環(huán)境復(fù)雜處，只有這樣才能提高通訊質(zhì)量，減少背景噪音等不可預(yù)測(cè)的干擾現(xiàn)象。但如果是一下這些情況：建在平地，天線不遠(yuǎn)處就是房屋或者樹(shù)林建在樓頂，但樓頂四周均有一米多高的圍墻，天線基礎(chǔ)座沒(méi)有高出圍墻建在發(fā)射塔或者微波接收塔下，相距很近甚至陰影重疊等。這些情況接收微波射頻信號(hào)，尤其數(shù)字信號(hào)都會(huì)有直接的影響，會(huì)造成接收信號(hào)質(zhì)量下降受到干擾。以433M?吸盤(pán)天線為例，此433M吸盤(pán)天線覆蓋了頻段410~450MHz，增益3~5dBi，駐波比小于1.5，輸入阻抗為標(biāo)準(zhǔn)的50Ω。在該頻段內(nèi)，波長(zhǎng)覆蓋了從米波到分米波的范圍，從吸盤(pán)天線理論上考慮，垂直直立天線在理想地平面上合適單節(jié)輻射電尺寸有四分之一，二分之一，八分之五波長(zhǎng)幾種；從移動(dòng)使用環(huán)境考慮，其結(jié)構(gòu)應(yīng)具有防酸堿腐蝕，抗風(fēng)強(qiáng)度高，抗曲力度強(qiáng)等特點(diǎn)。該吸盤(pán)天線滿足日常在山區(qū)，平原，城市等不同環(huán)境下的使用要求。比如成都億佰特的?E22系列帶433M天線安裝在城市交通燈上，應(yīng)用在城市智能照明系統(tǒng)上。天線的調(diào)試天線無(wú)論是安裝在室內(nèi)還是室外，都會(huì)出現(xiàn)各種情況。不同情況下對(duì)通信效果產(chǎn)生出不同深度的影響，以以下出現(xiàn)的情況為例。由于結(jié)構(gòu)的限制，將無(wú)線設(shè)備和天線都內(nèi)置在殼體內(nèi)，傳輸距離可能從百米變?yōu)榱藥资咨踔翈酌?。這種情況在無(wú)線通信系統(tǒng)中都是常見(jiàn)的。由于結(jié)構(gòu)的限制，將無(wú)線設(shè)備和天線都內(nèi)置在金屬殼體內(nèi)，無(wú)線設(shè)備直接不能進(jìn)行信號(hào)的傳輸。這是由于無(wú)線信號(hào)完全被金屬材質(zhì)所吸收和反射，沒(méi)有信號(hào)輻射出去，所以無(wú)線設(shè)備根本就不能進(jìn)行通訊?；谔炀€的選擇，針對(duì)大功率和小功率的無(wú)線設(shè)備，大功率的無(wú)線設(shè)備由于本身增益比較高，所以需要選擇增益高的天線；而小功率的設(shè)備由于本身增益沒(méi)有那么高，需要選擇增益小的天線，這樣實(shí)現(xiàn)天線與無(wú)線設(shè)備的完全匹配。如果無(wú)線設(shè)備沒(méi)有加天線的話，是無(wú)法將能量傳播出去的。因?yàn)樘炀€主要是把電能量轉(zhuǎn)化為電磁波能量向空間中全向散發(fā)或者定向散發(fā)出去，當(dāng)無(wú)線設(shè)備沒(méi)有天線后，電信號(hào)將無(wú)法很好的轉(zhuǎn)化電磁波信號(hào)，沒(méi)有電磁波信號(hào)，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)最基本的無(wú)線通信。關(guān)于天線綜上所述，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程或者使用中，都不能保證天線和無(wú)線設(shè)備都是標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆，所以無(wú)線設(shè)備和天線不可能完全匹配。另一方面，從天線的實(shí)際測(cè)試中來(lái)講，由于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境不可能是絕對(duì)平坦的，如有山丘、建筑物、樹(shù)木，不同程度和方式影響電波的傳播。因此，在工程實(shí)施前，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)電波傳播和接收?qǐng)鰪?qiáng)測(cè)試（準(zhǔn)確到多少dBm），以便根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和工作要求，確定設(shè)備的功率、天線類(lèi)型、架設(shè)高度等參數(shù)，使上下行信號(hào)達(dá)到足夠的抗干擾能力，才能實(shí)現(xiàn)有效可靠的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。

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