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衛(wèi)星天線是寬帶通信最薄弱的環(huán)節(jié)？

發(fā)布時間：

2019-11-22

衛(wèi)星運營商認為衛(wèi)星天線是利用衛(wèi)星實現(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)星運營商希望可以同時跟蹤多顆衛(wèi)星、適合多個表面的平板天線可以成功，但仍有關(guān)鍵點需要突破。SESNetworks亞太區(qū)副總裁伊姆蘭·馬利克（ImranMalik）7月3日在APSAT2018會議上表示，“天線的作為衛(wèi)星通信的一個重要組成部分，尚未創(chuàng)新”。他說，研發(fā)不充分使天線費用昂貴并且批量生產(chǎn)困難。?APTSatellite執(zhí)行副總裁黃寶忠對此表示贊同。如果天線費用更低，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)品開始裝備。Phasor公司首席執(zhí)行官DavidHelfgott稱其將于2018年晚些時候或2019年上半年開始生產(chǎn)平板天線。其他公司也計劃在2019年進入平板天線市場。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?！捌桨逄炀€很好，但主要的問題是可能無法達到所需的容量，”Eutelsat亞洲首席商務(wù)官KenLoke說道，“這對于飛機、火車、汽車來說都很好，但是上行鏈路的能力限制了通過其可以傳輸數(shù)據(jù)的容量。同時，最便宜的價格可能是每單位1,500美元到2,000美元?！癓oke表示，Eutelsat能夠以350美元左右的價格提供70厘米的天線系統(tǒng)，包括調(diào)制解調(diào)器和其他組件。中國衛(wèi)通副總裁姚發(fā)海表示擔心平板天線如果出現(xiàn)性能問題，將會產(chǎn)生嚴重的干擾。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目標是“將每兆比特的成本降低十倍，將每個終端的成本降低五倍，并將吞吐量提高至少十倍。”O(jiān)3bmPower包括7顆衛(wèi)星，由波音公司建造，計劃2021年發(fā)射，旨在提供10太比特的通信容量。

天線的安裝對通信效果的影響

發(fā)布時間：

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，變換成在無界媒介中傳播的電磁波，或者進行相反的變換。頻率越低，波長越長，天線越長。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)用在無線設(shè)備上，將無線設(shè)備輸出的電磁波信號傳輸出去或者將天線接收的電磁波信號傳回無線設(shè)備。那天線是如何對通信效果產(chǎn)生影響的呢，接下來就通過天線選型、匹配、安裝和調(diào)試這四個方面來介紹天線的安裝對通信效果產(chǎn)生的影響。天線的選型如果在同一款無線設(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，說明如何選擇天線。天線的種類繁多，有FPC天線、短膠棒天線、長可彎折天線、吸盤天線、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)尺寸來選擇天線。比如說一款無線產(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、尺寸大一些的吸盤天線或者膠棒天線；如果你是用在衛(wèi)星電視，那可以用專用的衛(wèi)星電視接收天線。當然，這個天線的選擇都是不固定的，需根據(jù)自身的需求來選型。天線的匹配什么叫匹配？匹配就是說饋線終端所接負載阻抗等于饋線特性阻抗，那天線應(yīng)用在無線設(shè)備上，匹配就相當于無線設(shè)備的輸出阻抗與天線的輸入阻抗相匹配，或者說無線設(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，最佳的天線都會做成標準的50歐姆，同時無線設(shè)備的阻抗也是標準的50歐姆，這樣天線和無線設(shè)備完全匹配，保證沒有傳輸信號的流失，進而保證好的通信效果。天線匹配的優(yōu)劣一般用四個參數(shù)來衡量：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。在了解這四個參數(shù)之前，我們先來了解一下射頻中常見的S參數(shù)。S參數(shù)就是S11、S12、S21和S22這四個系數(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,是一個標量。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到無窮大之間。駐波比為1表示阻抗匹配；駐波比為無窮大表示全反射，完全失配。所以駐波比越大，反射功率越高。傳輸效率越低。在無線通信系統(tǒng)中，一般要求駐波比小于1.5?；夭〒p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的到無窮大之間，回波損耗越大表示匹配越好。0表示全反射，無窮大表示完全匹配?；夭〒p耗又稱為反射損耗，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，天線的使用與周圍環(huán)境息息相關(guān)。需附近無高大建筑物阻擋，周圍空間無強電磁干擾，這樣才能發(fā)揮其輻射和接收遠方信號的作用?，F(xiàn)在大城市高樓林立，高樓里對講機和地下車庫等通訊就出現(xiàn)很多盲區(qū)。為了解決此問題，采用了中繼臺和室內(nèi)分布天線系統(tǒng)，分布式吸盤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，開闊處或測試發(fā)現(xiàn)的屏蔽盲區(qū)嚴重處，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)測的干擾現(xiàn)象。但如果是一下這些情況：建在平地，天線不遠處就是房屋或者樹林建在樓頂，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，尤其數(shù)字信號都會有直接的影響，會造成接收信號質(zhì)量下降受到干擾。以433M?吸盤天線為例，此433M吸盤天線覆蓋了頻段410~450MHz，增益3~5dBi，駐波比小于1.5，輸入阻抗為標準的50Ω。在該頻段內(nèi)，波長覆蓋了從米波到分米波的范圍，從吸盤天線理論上考慮，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幾種；從移動使用環(huán)境考慮，其結(jié)構(gòu)應(yīng)具有防酸堿腐蝕，抗風強度高，抗曲力度強等特點。該吸盤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)試天線無論是安裝在室內(nèi)還是室外，都會出現(xiàn)各種情況。不同情況下對通信效果產(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?。這種情況在無線通信系統(tǒng)中都是常見的。由于結(jié)構(gòu)的限制，將無線設(shè)備和天線都內(nèi)置在金屬殼體內(nèi)，無線設(shè)備直接不能進行信號的傳輸。這是由于無線信號完全被金屬材質(zhì)所吸收和反射，沒有信號輻射出去，所以無線設(shè)備根本就不能進行通訊?；谔炀€的選擇，針對大功率和小功率的無線設(shè)備，大功率的無線設(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)備由于本身增益沒有那么高，需要選擇增益小的天線，這樣實現(xiàn)天線與無線設(shè)備的完全匹配。如果無線設(shè)備沒有加天線的話，是無法將能量傳播出去的。因為天線主要是把電能量轉(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，當無線設(shè)備沒有天線后，電信號將無法很好的轉(zhuǎn)化電磁波信號，沒有電磁波信號，就無法實現(xiàn)最基本的無線通信。關(guān)于天線綜上所述，在實際生產(chǎn)過程或者使用中，都不能保證天線和無線設(shè)備都是標準的50歐姆，所以無線設(shè)備和天線不可能完全匹配。另一方面，從天線的實際測試中來講，由于現(xiàn)場的實際環(huán)境不可能是絕對平坦的，如有山丘、建筑物、樹木，不同程度和方式影響電波的傳播。因此，在工程實施前，必須進行現(xiàn)場電波傳播和接收場強測試（準確到多少dBm），以便根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和工作要求，確定設(shè)備的功率、天線類型、架設(shè)高度等參數(shù)，使上下行信號達到足夠的抗干擾能力，才能實現(xiàn)有效可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸。

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