天线安装测量技术论文范文第1篇
索召和2009-7-2
1 概述
模拟电视、数字电视、调频广播广播等发射天线统称广播电视天线，其特点是功率容量大、带宽从48M~860MHz(分I、II、III、IV、V波段)。由于天线无源部件，增益主要通过压缩波瓣宽度获得，且与频率有关，所以在该波段内增益不可能很大。
广播发射天线实现方式有很多种，如偶极子、鞭状、对数天线、微带、缝隙天线等。VHF-III、UHF频段常用的有面包板天线、缝隙天线;VHF-I，II、FM频段常用的有单偶、双偶天线等。
天线技术主要包括：1)、天线设计(主要保证功率、带宽、驻波、场型配置等);2)、场型设计，要根据塔尺寸、覆盖区等单独设计，并进行仿真计算;3)、安装施工，按图纸、工艺要求安装，保证上述设计可实现。
国内天线注重第一个环节，后面环节受技术手段、价格等限制重视不够，所以天线水平差异很大。
2 国外技术优势和发展方向
无线覆盖中天线占决定性的因素，所以国外非常重视，从60年代开始就进行不断研究，目前技术已经非常成熟。
天线发展趋势目前主要有两个方向，一是大功率，由于塔资源有限，国外一般采用共用天馈方式，多个大功率发射机合成，天线必须有足够的余量，小型化与大功率相矛盾，不能简单而论;二是宽带化，要多个频率共用，首先带宽要够，否则不能共用。
UHF板天线带宽从470~860可实现，缝隙天线一般认为是窄带天线，但国外现在已经宽带化。
国外天线与国内天线比较，技术水平存在较大差异，主要表现在： 天线功率：国内天线8层4面号称60KW，但几乎没有应用，国外采用并联等技术，可突破上述限制，国内大塔多用进口天线;
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带宽：UHF频段国内一般分IV、V两段实现，但国外用一段可实现; 场型设计：国外采用不等功率分配等技术，兼顾场型和功率容量等，国内仅仅依靠增减单元板进行简单场型调节。
仿真设计：国外每副天线均要根据塔结构、覆盖要求等进行仿真设计，精确控制各个环节，国内一般没有仿真手段，所以场型基本没有保证; 安装设计和工艺：国外有严格的安装图纸、工艺要求等，国内基本没有安装控制，与塔队水平有关。
验收指标：国外有测试数据，国内一般没有测试，好与差仅靠主观评定。
3 国内销售情况
进入国内的主要天线厂家有： 凯仕林KATHREIN：
德国专业天线公司，国际领先水平，国内大塔主要供货商。有全系列广播电视天线。
安弗斯RFS 专业天馈设备厂家，国际知名品牌，国内有部分用户，但不是最高端用户。 安德鲁ANDREW 德国专业天馈公司，主要在电缆、多工器等领域世界领先，天线国内应用不多。
国外天线价格较国内高几倍以上，所以主要在高端用户(大塔);在中低端用户量少，国内厂家为主流。
4 总体分析
国内天线水平差的原因有几个方面：
没有有实力的厂家，无法形成批量、规模化生产，所以没有品牌; 技术开发能力差，多数处于模仿阶段，没有仿真技术手段，天线安装后无法考核指标;
天线最合理的方式是厂家提方案，采用何种天线最优，但国内多数为用户指定，根本没有设计，或凑合安装条件，损失技术性能;
低水平、价格恶性竞争，导致材料、生产、安装等偷工减料，最终导致所有厂家产品均为低档产品。
天线安装测量技术论文范文第2篇
一、存在的问题原因分析及影响
影响通导设备正常运行事件进行分析, 需要具体关注以下安全隐患。
(一) 甚高频地空通信天线配置使用不当
随着甚高频地空通信信道的增加, 理想的天线工作场地也越来越少。由于塔架顶端装满天线, 有些天线安装位置不甚理想, 如:塔架直径大、构件金属密度高、天线距塔体近等。多个甚高频台站, 都有天线安装在塔架总高2/3位置的现象, 见下图左。飞机在与背向天线C的信道通信时, 见下图右, 甚高频信道使用天线C朝向飞机方位发射的电磁波, 被大塔架遮挡、吸收, 甚高频虽然有绕射功能, 但飞机在低高度、远距离的情况下, 易发生地空通信质量无法正常保证的情况。
(二) 接插件接触不良
目前设备射频接口, 大部分使用N型接口, 由于插头螺距较大, 连接馈线粗, 不易形变, 在连接插头插座时, 馈线往往牵扯着插头, 连接旋上插头时较为不便。经验不足的员工在操作时, 易拧偏卡紧, 发生假拧紧, 使信号芯线 (插针) 接触不可靠或松动, 导致信号不稳定。
(三) 天线罩壳老化裂缝导致进水无法排出
1. 天线罩壳老化开裂
甚高频地空通信设备使用的天线, 大部分都带有保护外壳, 使用年久后, 壳体出现老化开裂, 雨水进入保护壳不易排出, 天线振子浸泡在水中, 发射的电磁波被水吸收, 部分旁路到接地端, 向空中发射的电磁波减弱, 从而降低了通信距离。
2. 对天线腔体没有采取有效的泄水方法
在2004年前安装的天线, 由于厂商在安装资料中没有对天线泄水的说明, 致使当时安装的天线绝大部分都没有采取有效的泄水措施。曾经在对二个台站16付天线巡检中, 有11付天线腔体中灌满水, 常温时检测VSWR会比未进水时更好, 冰冻时VSWR将会明显上升, 影响设备正常工作。
(四) 天线内部元器件被腐蚀
对于投入使用年份较长的天线, 其内部的元器件, 如电阻和焊接点等, 容易被腐蚀, 从而产生断路或虚焊等现象, 影响天线的发射性能或反馈性能。
二、相应的对策和改进措施
(1) 按照空管局、本单位的运行维护要求, 运行部门应制定符合实际的天线维护机制, 定期维护与状态维护相结合, 细化本科室针对天馈组件有效的检查检测方法。通信、导航专业在对天线检查时, 在现有的检查项目基础上, 建议在适当的周期增加天线防水、腔体泄水、外观罩壳损害情况、稳固性等检查。天馈驻波VSWR这种测量已不再是能够评定天线的唯一测量方法, 专业课题组可以依据上位标准, 研讨对天线有效的其他测量方法。
(2) 加强班组资源管理, 在维护维修中注意人员的搭配、领导业务骨干事后的监督检查, 充分合理地使用班组资源, 做好安全运行保障工作。
(3) 进一步完善运行资料, 对天线的维护维修记录要完整。甚高频地空设备资料中, 关注信道与天线位置的关联信息, 频率调整时将使用天线方位登记好。
(4) 对目前天线运行情况, 主要涉及天线外壳损坏、天线腔体积水、泄水孔的通畅性、稳固性等情况进行一次普查。对于检查难度高危险性大的项目, 应及早做好计划, 请专业厂家进行检查维护, 发现的问题一定要及时处置。
(5) 在加强技能训练的同时, 应对电缆头制作、防水胶带 (泥) 的315包裹方法、天线运行检测方法等技能加强培训。
(6) 对于设备系统部件、材料, 在选型、选材时安全关口要前移。设备安装、调试、验收、接收 (运行单位能做的工作) 时, 严格按照安全运行保障要求, 从源头上把好关。
摘要：本文对通信导航监视设备天线在安装和运行维护中存在的隐患进行分析。主要识别和分析4类隐患, 并研究得出改进控制措施要点, 总结出6项管理建议。
关键词：空管,天线,隐患
参考文献
天线安装测量技术论文范文第3篇
【摘 要】本文浅述了移动通信中传统天线的局限性、多波束智能天线的基本情况、自适应天线阵、智能天线的发展概况及智能天线的应用实例，并简述了它们在日常维护和网络优化中的作用。
【关键词】移动通信；智能天线
1.传统天线的局限性
近年来，随着通信需求的不断发展，智能天线技术成为人们关注的焦点，它帮助无线网络运营商达到了2个极具价值的目的：提供更高的数据传输速率和增加了网络的容量。在GPRS、EDGE和3G网络中，运营商开始利用无线网络为用户提供分组数据业务。与话音业务一样，数据业务要达到规定的传输速率同样需要一定质量的无线信号，这就取决于网络的载干比（C/I）。载干比过低将严重影响传输速率和服务质量；而在GSM网络的中后期，系统容量不断增加，小区不断分裂，而随之增加的干扰则阻碍了系统容量的进一步增加，传统的全向天线和定向天线已不能满足需要。智能天线利用数字信号处理技术产生空间定向波束，为每个用户提供一个窄的定向波束，使信号在有效的方向区域内发送和接收，充分利用信号的有效发射功率，降低信号全向发射带来的电磁污染和相互干扰，从而提高了载干比，而载干比提高了，就可以提供更高的数据传输速率和更大的网络容量。
干扰是蜂窝系统性能和容量限制的重要因素，它引起串音、通话丢失或通话信号跌落并使用户心烦意乱，最重要的是干扰限制了经营商可复用频率的紧密度，因此也限制了从固定射频频谱中提取通信承载容量的程度。干扰可来自另一移动终端、在同一频率工作的其它蜂窝站址、或泄入分配频谱的带外射频能量。蜂窝干扰最通常的种类有同信道干扰和相邻信道干扰。同信道干扰是由使用同一频率的非相邻蜂窝的发射引起的。这种干扰在接近蜂窝边界时最明显，此时与使用相同频率的邻近蜂窝的物理分隔处于最低程度。相邻信道干扰是由使用相邻频率的邻近蜂窝对用户信道的漏泄而造成的。在相邻信道，用户在极靠近电话用户接收机处工作时，或者用户信号大大弱于相邻信道用户的信号时会发生这种情况。载干比是通话质量的重要标志，对用户而言，较高的C/I比就是较低的干扰、更少的掉话以及改善的音频质量；对经营商而言，较高的C/I比可以使信号距离延伸以及采用更为紧密的频率复用方式，因此增加了整个系统的容量。
2.多波束智能天线
在介绍智能天线前，先简单介绍下空间分集接受技术，有利于理解。
由于传播环境的恶劣，无线信号会产生深度衰落和多普勒频移等，使接收电平下降到热噪声电平附近，相位亦随时间产生随机变化，从而导致通信质量下降。对此，我们可以采用分集接收技术减轻衰落的影响，获得分集增益，提高接收灵敏度。分集天线有空间分集、方向分集、极化分集和场成分分集等。空间分集是利用多副接收天线来实现的。在发端采用一副天线发射，而在接收端采用多副天线接收。接收端天线之间的距离d≥λ/2（λ为工作波长），以保证接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的，也就是说，当某一副接收天线的输出信号很低时，其他接收天线的输出则不一定在这同一时刻也出现幅度低的现象，经相应的合并电路从中选出信号幅度较大、信噪比最佳的一路，得到一个总的接收天线输出信号，如图1所示。这样就降低了信道衰落的影响，改善了传输的可靠性。该技术在模拟频分移动通信系统（FDMA）、数字时分系统（TDMA）及码分系统（CDMA）中都有应用。
智能天线是一个天线阵列，如图2所示。它由N个天线单元组成，每个天线单元有M套加权器，可以形成M个不同方向的波束，用户数M可以大于天线单元数N。根据采用的天线方向图形状，智能天线可以分为2类：多波束天线和自适应天线阵。
多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区，每个波束的指向是固定的，波束宽度随阵元数目而定。随着用户在小区中的移动，基站相应选择不同的波束，使接收信号最强。但是由于它的波束不是任意指向的，而只能对当前传输环境进行部分匹配。当用户不在固定波束的中心处，而处于波束边缘时，且干扰信号处于波束中心时，接收效果最差，所以多波束天线不能实现信号最佳接收。但与自适应天线阵相比，它具有结构简单、无须判断用户信号到达方向以及响应速度快等优点。更主要的是，上行链路的同一波束也可用于下行链路，从而在下行链路上也能提供增益。但是由于扇形失真，如波束间方向图的区别，多波束天线获得的增益与角度成非均匀分布。它在波束间的区别有时会达到2dB，还有可能由于多径或干扰的影响，它们锁定在错误的波束上，因为它们无法抑制和有用信号处在同一波束内的干扰信号。多波束天线又称波束切换天线，实际上我们可将其看作是介于扇形定向天线与全自适应天线间的一种技术。多波束天线中值得研究的有以下内容：如何划分空域，即确定波束的问题，包括数目和形状；挑选波束的准则；波束跟踪的实现，主要指的是实现快速搜索算法等；切换波束与自适应波束成型的理论关系等。
3.自适应天线阵
自适应天线阵（Adaptive Antenna Array），最初应用于雷达、声纳、军事方面，主要用来完成空间滤波和定位，如相控阵雷达就是一种较简单的自适应天线阵。自适应天线是通过反馈控制方式连续调整本身方向图的天线阵，其方向图与变形虫相似，没有固定的形状，随着信号及干扰而变化。一般采用4～16个天线阵元结构，阵元间距1/2波长，间距过大则各接收信号相关程度降低，间距过小则会在方向图形成不必要的副瓣。智能天线采用数字信号处理技术（DSP）识别用户信号到达方向，并在此方向形成天线主波束，提供空间信道。由于自适应天线能形成不同的天线方向图，并且可以用软件设计完成自适应算法更新，自适应地调整方向图，可以在不改变系统硬件配置的前提下，增加系统灵活性，所以又被称为软件天线。自适应天线阵的缺点是算法较复杂，动态响应速度较慢
自适应天线研究的核心是自适应算法，目前已提出很多著名算法，概括地讲有非盲算法和盲算法两大类。非盲算法是指需借助参考信号（导频序列或导频信道）的算法，此时收端知道发送的是什么，进行算法处理时要么先确定信道响应再按一定准则，比如最优的迫零准则（Zero Forcing）确定各加权值，要么直接按一定的准则确定或逐渐调整权值，以使智能天线输出与已知输入最大相关，常用的相关准则有MMSE（最小均方误差）、LMS（最小均方）和LS（最小二乘）等。盲算法则无需发端传送已知的导频信号，判决反馈算法（Decision Feedback）是一类较特殊的盲算法，收端自己估计发送的信号并以此为参考信号进行上述处理，但需注意的是应确保判决信号与实际传送的信号间有较小差错。盲算法一般利用调制信号本身固有的、与具体承载的信息比特无关的一些特征，并调整权值以使输出满足这种特性，常见的是各种基于梯度的使用不同约束量的算法。非盲算法相对盲算法而言，通常误差较小，收敛速度也较快，但需浪费一定的系统资源，将两者结合的有一种半盲算法，即先用非盲算法确定初始权值，再用盲算法进行跟踪和调整，这样做一方面可综合两者的优点，一方面也是与实际的通信系统相一致的，因为通常导频符不会时时发送而是与对应的业务信道时分复用的。
需要注意的是，智能天线对每个用户的上行信号均采用赋形波束，但当用户没有发射，仅处于接收状态时，又是在基站的覆盖区域内移动（空闲状态），基站是不可能知道该用户所处的方位，只能使用全向波束进行发射（如系统中的同步、广播、寻呼等物理信道），即基站必须能提供全向和定向的赋形波束。这样一来，对全向信道来说，将要求高得多的发射功率，这是系统设计时所必须考虑的。
4.智能天线的应用实例
目前已经有一些智能天线投入了商用，如上海联通使用了美国Metawave公司的SpotLight GSM智能天线系统，取得了良好的效果。SpotLight GSM天线属于多波束智能天线，它用4个30°天线代替一个120°扇面天线。系统依靠专利的最佳波束选择算法转换发射和接收波束。射频能量在每一时隙在一指定的30°波束内而不是整个120°扇面中作下行线发射，所以同信道干扰在邻近蜂窝中大大减少。同样，对接收同信道干扰的开放波束也有效地从120°减到30°。这样，相对于单一120°扇面天线，30°天线有效地降低了4倍的同信道干扰，理论上相当于6dB的C/I改善。这个增益使得通信信道的上行（手机-基站）和下行（基站-手机）都得到了改善。在上行方面，安装了智能天线系统的小区的载干比得到了增加；而在下行方面，原有的那些可视范围内的同频小区的载干比得到了增加。如果要保持原有的C/I值，则可以采用更密集的频率复用方式，从而提高了系统容量。SpotLight GSM执行波束转换，无须与基站的额外通信，所以SpotLight GSM系统的安装不增加基站通信负荷。事实上，由于无效试呼以及干扰或不良覆盖引起的重拨减少，基站处理器的负荷也降低了。此外，在测试中还发现在使用了智能天线的小区中，不仅小区中的网络容量和质量都得到有效地提高，小区中手机的平均接收功率和发射功率都下降了2～3dB，尤其是手机的发射功率，下降为原来的54%，而手机以满功率发射的比率也从22%下降到8%。SpotLight GSM智能天线通过降低手机的收发功率减少了手机电磁波对人体的辐射，并通过提高网络的容量和质量，减少了小区中所需建立的新基站，因此有“绿色天线”之美称。
5.总结
天线作为移动通信的重要组成部分，在提高网络性能、改善网络质量等方面起着巨大的作用。近年的智能天线更是代表了移动通信天线技术的发展方向，它已经在实际应用中表现出了极大的优势，但在加快波束赋型响应速度及切换等方面还需进一步的研究和改进。
参考文献：
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[5]谈振辉，等.智能天线技术[J].中国无线通信，2001（5）.
[6]杜志敏，等.智能天线技术简介[OL].http：//www.mobileclub.com.
作者简介：高峰（1975—），女，大学本科，山东省广播电影电视局蒙山转播台工程师，从事广播电视发射转播技术方面的工作。
天线安装测量技术论文范文第4篇
空间激光通信是一种利用激光束作为载波在空间进行图像、语音、信号等信息传递的通信方式。与传统微波通信相比，激光通信具有传输速率快、通信容量大、抗电磁干扰性能强、保密性高等优点，且其通信终端体积小、功耗低、实用性极高，引发各国研究热潮。空间激光通信技术的发展和突破对增强空间信息传输的实时性、安全性以及未来深空探测意义重大，有望变革未来空间通信技术发展。
优势与挑战并存
随着空间技术、传感技术等的发展，卫星及各种航天器所需的信息传输量呈指数级增长，目前空间通信所采用的以微波通信为主的通信手段已难以满足急剧增长的通信容量需求。空间激光通信被认为是最有潜力革新空间通信的颠覆性技术。
较高的数据传输速率。空间激光通信的载波频率范围为190～560太赫兹，为微波通信频率的数千倍乃至数万倍，具有巨大的宽带提升空间，可实现更高的数据传输速率，使从空间传回海量视频和高精度测量数据成为可能，对于自然灾害监测、军事通信等具有重要的战略意义。
系统终端体积小、质量轻、功耗低。相比于微波，激光的波长要短许多。波长越短，能量越高，所受的衍射作用越小，激光所需的发射和接收天线尺寸可以成倍缩小，使得激光通信系统终端的体积、质量以及功率都远远优于微波通信，高度满足空间应用对有效载荷小型化、轻量化、低功耗的要求。
抗电磁干扰能力强、安全保密性高。空间激光通信采用激光作为载波，激光光束极窄，发散角小于1毫弧度，亮度和能量密度极高，信息传递不易被其他设备捕获，且邻近卫星间的通信干扰也可忽略不计，具有较高的抗电磁干扰能力和安全保密性能。
尽管存在诸多优势，目前空间激光通信技术整体而言仍处于研究阶段，尚面临诸多技术挑战，如激光通信较为受制于激光通信终端和探测器件、大气湍流、大气衰减等因素的影响和干扰，空间激光通信所需的地面基础设施远未完备，空间激光通信高频带高宽带的技术优势尚未完全挖掘等。
欧美掀起研究热潮
美国、欧洲、日本等均在空间激光通信技术领域投入巨资进行相关技术研究和在轨试验，对空间激光通信系统所涉及的各项关键技术展开了全面深入地研究，不断推动空间激光通信技术迈向工程实用化。
美国国家航空航天局（NASA）加速发展空间激光通信技术。美国早期开展的“激光通信演示系统”“转型卫星通信系统”等项目研究，为后期技术发展奠定了良好的技术基础。近年来，NASA尤为重视空间激光通信技术发展，并将其作为重要优先事项，加速推进空间激光通信技术的发展和成熟，使近地任务和深空任务的空间通信更为高效，以解决未来空间飞行任务面临的海量数据传输问题。
“月球激光通信演示验证”项目 美国NASA于2013年10月成功开展了“月球激光通信演示验证”项目。从月球轨道与多个地面站分别进行了双向激光通信试验，创造了622兆比特/秒的下行数据传输速率新记录，上行数据传输速率也达到20兆比特/秒。首次验证了空间激光通信系统的可行性以及系统在空间环境中的可生存性。
“激光通信中继演示验证”项目 美国NASA正在开展的“激光通信中继演示验证”项目主要用于验证激光通信技术的有效性和可靠性等。该系统包括2个地球同步轨道星载激光通信终端以及2个地面激光通信终端。NASA计划于2019年发射星载激光通信终端至地球同步轨道，开展为期2年的激光通信中继演示验证任务。任务中，位于美国加州的地面站将向距地约3.6万千米的地球同步轨道星载激光通信终端发射激光信号，随后地球同步轨道星载激光通信终端将信号中继到另一个地面站。目前，激光通信中继演示验证系统已成功通过关键决策点评审，并已于2017年12月开始进行开发集成与测试阶段，正为2019年新一阶段的演示验证任务积极准备。
“深空光學通信”项目 “深空光学通信”项目通信距离比“激光通信中继演示验证”项目更远，致力于研究激光通信对于深空任务数据速率、占用空间和功耗的改进作用。2017年NASA称，按照计划，深空光学通信项目将于2018年—2019年进行地面测试，2023年搭载普赛克飞行器向一颗金属小行星进发，进而对深空激光通信技术进行验证。
“一体化射频与光学通信”项目 NASA格伦研究中心团队正在开展“一体化射频与光学通信”概念研究，计划向火星轨道发送一颗激光通信中继卫星，用于接收远距离航天器的数据并将数据中继至地球。“一体化射频与光学通信”系统将使用射频和激光集成通信系统，既可为使用激光通信系统的新型航天器提供服务，也可为使用射频通信系统的传统航天器提供服务，将有效促进NASA所有空间资产间的互操作性。
欧空局重点推进激光通信系统商业化运营。欧空局早期实施的“半导体激光星间链路试验”等项目首次验证了低地球轨道至地球同步轨道的星间通信，项目取得的极大成功给了欧空局极大的信心。2008年底，欧空局决定在其“欧洲数据中继系统”（EDRS）中应用激光通信终端，以促进空间激光通信系统的研发和实施达到成熟阶段，并以商业模式运营。近年来，“欧洲数据中继系统”取得了一系列突破性进展，成为世界上首个商业化运营的高速率空间激光通信系统。
“欧洲数据中继系统”是由欧空局和空客防务与航天公司在“公私合作伙伴关系”机制下共同研发的世界首个独立运行的商业化空间激光通信系统，其中欧空局负责系统研发，空客防务与航天公司作为项目主承包商负责系统的建造、发射和运营。“欧洲数据中继系统”通过采用激光通信技术在地球静止轨道为近地轨道卫星、机载平台向欧洲地面站实时中继传输大量数据。“欧洲数据中继系统”一期系统的空间段包括两个地球静止轨道节点，分别是EDRS-A数据中继有效载荷和配置了数据中继有效载荷的EDRS-C专用卫星。
“欧洲数据中继系统”的首个激光通信中继载荷EDRS-A已于2016年1月30日成功发射，迈出了构建全球首个卫星激光通信业务化运行系统的重要一步。EDRS-A可提供激光和Ka波段两种双向星间链路，星间传输速率可达1.8吉比特/秒。在完成一系列在轨测试后，EDRS-A于2016年6月成功传输了欧洲哨兵1A雷达卫星的图像，并于2016年7月进入业务运行阶段。EDRS-A载荷实现在轨服务，表明欧洲已率先实现星间高速激光通信技术的业务化应用，是近年来欧洲航天技术快速发展的一个重要里程碑。
欧空局计划于2020年将“欧洲数据中继系统”扩展成为全球覆盖系统，形成以激光数据中继卫星与载荷为骨干的天基信息网，实现卫星、空中平台观测数据的近实时传输。EDRS不仅将满足欧洲航天活动对空间数据传输速率、传输量和实时性日益增长的需求，更将使欧洲摆脱对非欧地面站的依赖，保持空间通信的战略独立性。欧空局认为，美国防部及其无人机机队将是EDRS未来的主要市场。
日本致力于激光通信终端小型化研究
日本主要采取国际合作的方式进行空间激光通信技术研究，早期开展的“地面轨道间激光通信演示验证”等项目取得了巨大的成功，实现了世界首次低轨卫星与地面站及移动光学地面站之间的激光通信试验。近年来，为保持空间激光通信技术方面的优势，日本开始向激光通信终端小型化、轻量化、低功耗方向发展。
“空间光通信研究先进技术卫星”计划 日本“空间光通信研究先进技术卫星”计划旨在验证适用于50千克级小卫星的“小型光学通信终端”。2014年5月，“小型光学通信终端”搭载低轨小卫星发射入轨，并已于2014年8月—11月间成功开展了低轨卫星对地激光通信试验。“小型光学通信终端”总质量仅为5.8千克，最远通信距离达1000千米，下行通信速率10兆比特/秒，可构建绝对安全的全球光通信网络，使得飞机、卫星收集的高分辨率图像数据可通过空间激光通信链路下传至地面站。
“激光数据中继卫星”计划 日本2015年1月9日公布的新版《宇宙基本计划》将“激光数据中继卫星”计划正式列入其中，并于2015财年下拨了32.08亿日元作为启动经费。日本计划2019年发射“激光数据中继卫星”，将当前数据中继系统的微波链路替换为激光链路，通过激光实现先进光学卫星等新一代高分辨率对地观测卫星之间的通信，预设通信速率达2.5吉比特/秒，届时将使日本获得更高速的实时观测能力。
蕴含巨大应用价值
空间激光通信的高速率和高安全性将不断满足航天活动对空间数据传输速率、传输量和实时性日益增长的需求，必将使其成为未来空间通信的主要形式。深入挖掘和利用空间激光通信蕴含的巨大应用价值，对增强当前空间信息传输的实时性、安全性以及未来深空探测意义重大。
满足信息化战争对通信带宽不断增长的需求。现代信息化战争对通信带宽的需求越来越大，如战场遥感测绘信息、实时战斗高清图像、强干扰复杂电磁环境下的指令交互等无一例外需要稳定的信息传输技术做保障，使得对通信系统带宽资源需求急剧增长。传统微波卫星通信系统由于成本高昂，且卫星轨道资源和频谱资源日益紧缺，难以满足作战人员获取实时战场态势数据的迫切需求。空间激光通信系统具有巨大的带宽提升空间，可实现更高的数据传输速率，能够充分保证战场海量信息的实时性传输。同时，激光收发装置和信号处理装置体积小、重量轻、功耗低，星上配备多个激光收发装置具备可行性，为后续发展多天线激光通信技术奠定基础，从而可进一步提升数据传输速率，保证战场信息的及时传输。
保证战场数据传输的安全性和稳定性。战场数据传输的安全性和稳定性对于确保作战单元信息优势的全程获取和作战效能的充分发挥至关重要。传统的微波通信技术由于频谱规划的公开性以及信号旁瓣泄露问题，使得敌方极易通过信号侦收设备进行信号的分析和破解，造成安全隐患。同时，成熟的高功率宽带电磁脉冲技术也会使传统的卫星通信技术在战场上被干扰，失去战场制信息权。空间激光通信具有高安全性特点，很难被窃取和干擾，完全避免了传统微波通信技术存在的不足，其极强的方向性波束使得信号的泄露几乎可以忽略不计，且激光通信的高频率和高带宽也将使传统的干扰压制手段失效。
实现近地任务和深空任务高效空间通信。激光通信技术有望使数据传输速率比射频通信提高至少10～100倍，可在从低地球轨道到星际的所有空间区域中大幅提高数据传输速率，使近地任务和深空任务的空间通信更加高效。更高的数据传输速率意味着未来能从太阳系内任何位置传输直播视频，还可增加载人深空探索任务的通信带宽，从而帮助研究人员更快地采集科学数据，研究尘暴或航天器着陆等突发事件，甚至从其他行星表面发送视频。可以想象，空间激光通信网络一旦建立，人类或将开启至月球的快速可靠的数据连接网络，甚至还可以连接至火星和更遥远的星球，为人类征服遥远的星辰提供重要的通信支持。
责任编辑：葛 妍
天线安装测量技术论文范文第5篇
摘要：AdHoc网络目前的发展速度很快，应用前景广泛，该文从组网模式、拓扑结构、网络管理策略等方面对该网络展开研究，定性分析了AdHoc网络的全向和定向路由性能，并在此基础上利用Matlab仿真路由发现机制，对这两种不同的路由机制进行仿真实验，通过对结果的对比分析，讨论了这两种路由的性能差异，以期对Ad Hoc网络路由技术的发展起到一定的参考作用。
关键词：AdHoc网络；路由性能；AODV
1概述
随着无线通信技术、传感器技术和互联网技术的快速发展与不断融合，诞生了许多新型的网络传输技术，其中Ad Hoe网络就是具有代表性的一款灵活性高、组网快捷、可维护性好的移动网络。其具有以下特点：
（1）快捷的接人方式。Ad Hoe网络中的节点可实现非常灵活快捷的接入操作，甚至不需要考虑任何的先验信息；即使为了兼顾网络的整体安全性，对节点的审核工作也仅仅局限在少量的规划信息方面，并不會对网络接人造成明显的影响。
（2）网络拓扑结构动态性强。由于Ad Hoe内的节点可以在网络覆盖区域内任意移动，并可随时接人褪出网络，因此造成了该类型网络拓扑变化频率高、变化幅度大的额特点。对于这种动态性强的网络，一般可采取适当的网络管理策略来对其进行自适应的维护与调整。
（3）动态多跳路由。在移动Ad Hoe网络中并不存在具有主导地位的核心节点，而是将所有节点平等对待，各个节点既作为通信的发送或接收方，也作为中转站点，起到路由器的功能。且由于信号功率相对较低，覆盖范围有限，因此数据的传输可能穿越多个节点方能完成，由此而导致了多跳路由这一特点。
由以上特点可以看出，移动Ad Hoe网络是一个灵活、多跳、自治的网络系统。但也正是由于这种特点，导致了网络的稳定性能易受到威胁这一弱点，必须通过节点动态交互网络拓扑信息才能保障拓扑结构的稳定。而若采用传统网络中路由信息的交换方式则会导致大规模的数据通信量，无论从节约能耗的角度，还是保障有效吞吐量的角度来看都是不可行的，因此必须根据Ad Hoe的通信特征，以及该网络的具体应用场合来制定合身的路由协议，提高网络效能。
2Ad Hoe网络路由协议分类研究
截至目前，针对移动Ad Hoe网络的分类方法已有多种，分类依据也各不相同，本文按照使用天线为准则，将其划分为全向路由和定向路由两大类病分别进行性能分析。
2.1全向路由协议
全向路由采用全向天线，其信号增益不会因为方位角的不同而存在差异，因此在复杂环境中，该种通信方式可以获得较好的通信效果，同时显著地简化了路由检测和维护工作。全向路由协议通常有以下两种模式：
（1）主动式路由协议（表驱动路由协议），该协议要求网络内部的各个节点必须在当前网络是否发生了拓扑变化时向全网广播具体变化的信息，而若超过其更新时间，也必须定期广播其掌握的网络拓扑信息及相关的链路度量。这种主动更新的方式可以较好的保持网内所有节点的同步性，并且收敛性能好，对网络的结构变化可以做出较快的反应。该模式的代表性协议是目的节点序列距离矢量协议。
（2）被动式路由协议（按需路由协议）。与上一种协议相比，主动式路由协议最大的不同之处就在于不会对网络发生的变化进行随时更新，各个节点也不必要定期的交换大量的网络拓扑信息，而是仅在通信发生时，由源节点触发路由创建事件，从而查寻可到达目的节点的有效路由，在此過程中，源节点采用洪泛方式将路由请求包发送到其邻居节点，再由邻居节点转发路由请求包，直到获得可达目的节点的路由。在该条路由被确立之后，所包含的各个节点就需要对此路由进行维护，以保障其在通信过程中的可靠性。在通信完成后，源节点释放该调路由，各个节点就可将相关信息从缓存中清除。该模式在通信频率较小，但单次通信量较大的应用场合表现良好，有效提高了信道的有效利用率，大幅度减少了网络维护的工作量。其代表性的协议有动态源路由协议和按需距离矢量路由协议。
2.2定向路由协议
全向路由虽然在路由发现与维护方面具有优势，但同样也存在传输容量较小、网络安全性较低、抗干扰性较差的特点，因此近年来逐渐被定向路由所取代。定向路由采用定向天线，在大幅度提高了传输的指向性的同时，也有效控制了通信信号被检测和干扰的概率，提高了网络通信的安全性和隐蔽性，另一方面，通过定向天线主辦变窄所带来的信号增益，也有效提高了网络的传输容量。定向路由模式需要解决的首要问题就是定向天线的控制与瞄准，从而提高节点发现路由的可能性，避免出现“隐藏”终端和“暴露”终端的现象。定向路由协议包括多种具体的应用协议，其中较为常用的有以下两种：
（1）动态源路由协议（DDSR）.该路由协议结合了源路由协议的一些优点，当源节点需要与目标节点进行通信时，并不会直接搜索可达目的地的路由，而是在自身维持的一张缓存表中查看以往的记录信息，若发现保存有到达目标节点的路由信息，则按照该路由的指引发起定向路由请求分组，后续的各个节点均执行类似的操作，最终到达目的地；若在缓存中无法找到相关信息，则启用DMAC中的全网扫描搜索机制，去查找并确立到达目标节点的路由，并将其记录在缓存中，以备下次通信时使用。
（2）位置信息辅助按需距离矢量路由协议（DLAODV）。该路由协议利用定向天线的高传输能力以及位置信息所提供的稳健信息建立定向路由。在建立通信的阶段，若需要对目标节点的位置信息进行搜索时，则采用AODV的按需路由发现方式来进行全局扫描，并找到一条可用的路由，完成路由发现工作。而在经过每一个中间节点时，都充分利用定向天线高传输能力，重新进行路由发现操作，以保障下一跳节点的最优性，最大程度的缩短路由跳数，从而提高单位时间内的通信效率。
3定向与全向路由协议性能比较
对工作于复杂多变环境下的移动自组织网络，虽然定向路由与全向路由所采用的原理与手段不尽相同，但均是为确保源节点与目的节点的互通、互联，保障端到端消息可靠传输。对路由优劣的评价标准有多种，且根据应用场合的不同而有所差异，但一般情况下最常用的指标有路由获取时延、路由开销、功耗、平均跳数、吞吐量这五种。本文采用这五种指标对全向路由与定向路由两种协议进行陸能方面的对比分析，结果如表1所示。
观察表1可以发现，在路由获取时延方面，表驱动路由DSDV性能最佳，耗时最短，但这种路由方式的开销较大，占用网络资源较多，其余的全向路由与定向路由性能相当；在路由开销方面，除DSDV外，定向路由的开销稍高于全向路由，但在平均条数方面，由于定向路由启用了路由压缩策略，因此其路由跳数普遍低于全向路由；在功耗方面，定向路由较为稳定，而全向路由则随着路由开销的变化呈现出较大的波动；最后在吞吐量方面，定向路由由于得到了主辦变窄带来的增益效果，因此网络容量得到明显提升，在单位时间内传输完成的数据规模显著高于全向路由，优势明显。因此可以得出结论，当全向天线与定向天线结合使用时，网络借助全向天线良好的拓扑发现优势，将更加适用于复杂多变的应用环境，具有较强的抗干扰能力。
4定向与全向路由仿真分析
选用全向AODV路由协议以及结合贪婪转发策略的AODV定向路由协议，借助于仿真工具分析定向路由与全向路由的不同，进一步直观印证定向路由的优势。
4.1仿真环境
本文在Intel Celeron CPU G540双核（2.5GHz和2.49GHZ）、内存2 GB的计算机硬件环境下，以MatlabR2009a为软件环境，模拟网络拓扑动态变换下全向与定向的路由发现机制，形成全向和定向路由，进行定性分析和比较。仿真实验参数配置如表2所示。
4.2仿真结果与分析
选择节点在初始狀态时呈正态分布，区域面积为600kmx600km，分别以16、32、50节点进行仿真，路由发现结果如图1中的（a）、（b）、（c）所示，圖中灰节点为源节点，黑节点为目的节点，虚线为全向路由，黑粗线为定向路由。
对以上三图进行对比可以发现，由于借助了全向天线的路由发现优势，以及定向天线的功效增幅优势，使得该协议下的路由跳数得到了有效的缩减。由此可以得出结论，在复杂的网络环境下，定向路由的平均跳数不超过全向路由的平均跳数，而结合全向淀向天线的Ad Hoc网络在路由选择方面具有很大的灵活性。
5结束语
本文对全向路由和定向路由的通信机制、协议特点进行了详细的对比分析，并通过仿真实验证实了这两种协议各自的优势。并提出在实际组网工作中，可以尝试将两种模式进行有机结合，实现取长补短的效果，充分发挥出Ad Hoc网络的卓越性能，更好地为我国的工业生产、环境监测以及国防事业服务。
天线安装测量技术论文范文第6篇
[关键词] 微波与天线;通信工程;专业学习
[基金项目] 安徽工业大学教学研究项目“《微波技术》课堂教学质量现状分析与提升策略研究”
[作者简介] 何山红（1973—），男，湖南南县人，硕士，安徽工业大学电气与信息学院教授，主要从事天线理论与技术研究。
一、引言
随着通信技术的发展，很多学校相继开设了通信工程这个专业，但在专业的建设初期，往往存在师资力量不够、教学平台缺乏等情况，再加上该专业系统性强，理論要求高，有些概念比较抽象，不好理解，慢慢地一些学生会对该专业失去兴趣，甚至产生厌学的情绪。如何最大程度地利用好现有资源，促进通信工程学生的专业学习，是很多学校面临的问题。本文将说明如何利用“微波与天线”这门专业课程来促进通信工程的专业学习。“微波与天线”课程是通信工程专业的一门重要的专业课，通过该课程，可以了解作为通信信号载体的电磁波的产生、发射、接收和处理的过程。
二、微波与天线在通信系统或相关领域的应用拓宽学生视野
现在的通信绝大部分采用的是无线通信，即使采用有线传输的光纤通信，其实质也是采用光波进行传播。通过将微波与超短波、短波相比较，分析出微波频带宽，传输信息容量大;不易受到外界的干扰;工作波长短，同样情况下天线增益高，信号传播距离远。同时因为不同频段的电磁波穿透性能不一样，因此可以广泛应用于卫星通信、蜂窝移动通信、天波通信、微波中继通信、集群通信、局域网络通信等领域。通过分析微波的似光性、直线性、波动性和散射性，阐述了与通信相关的雷达、遥感遥测、微波成像和电子对抗等信息系统的基本工作原理。在讲授传输线理论时，驻波工作状态下，电磁波在矩形波导中传播时，会周期性地出现一些电压峰值点，在波导壁上电压峰值点的位置开一些辐射缝隙，这些缝隙辐射的电磁波不但可以用来进行通信，也可以利用峰值点的周期性来进行记数。
三、微波与天线课程帮助理解通信概念
通信工程是一个系统工程，是由多个专业或者说多门课程组成的。部分核心课程，如“通信原理”，由于牵涉的知识较多，且有些概念比较晦涩难懂，限于时间和条件限制，很难讲授的面面俱到。因此在讲授“微波与天线”课程时，针对“通信原理”中与“微波与天线”有关但又难以理解或者特别重要的内容，有针对性地制订教案，可以便于学生深刻掌握通信中的许多概念。如讲解波导元件时，课堂上利用波导正交模实物，通过分析波导正交模的工作原理，可以让学生理解同一个频率的信号可以通过电磁波的振动方向（极化）不同而进行分离。同一个频率的信号可以通过极化处理，分配给多个用户，可以提高频谱的利用率。进而可以解释通信中的“极化分集”“频谱复用”等专业术语;在讲授天线方向图时，通过分析天线方向图的副瓣电平、后瓣电平和交叉极化电平的形成原理和这些参数对通信系统性能的影响，才会让学生深入理解蜂窝移动通信、卫星通信等系统的通信协议中对天线的要求，也才会让学生深入掌握“副瓣电平”“后瓣电平”和“交叉极化电平”等这些专业术语。
很多学生对通信工程理解不够深刻，很难意识到通信工程是一个系统工程，由多个专业共同组成。因此讲授“微波与天线”课程时，有意让学生认识到通信工程是一个系统工程，需要系统地学习每门课程。如通过实物图片讲授微带线在微波功率放大器中的应用时，给学生讲解这个放大器不但要输入＼输出满足要求的微波信号，还需要利用软件和常规电路对信号的状态进行控制和监测，需要设计模拟电路、数字电路和嵌入式软件等，不可能孤立地设计微波有源电路;在讲授天线的作用时，天线除了接收和发射电磁波外，还可以将多个天线排列在不同的空间位置，每个天线接收到的信号特征是不相同的，再对每个天线接收的信号进行时间上的累积，然后对这些信号进行处理，可以判断出发射信号的方向，从而抑制不需要的干扰信号，可以提高通信质量。从而让学生明白，不仅通信系统是多个专业的结合体，即使通信系统中的天线也是与时空信号处理等紧密融合在一起的;同时结合自己研制的移动卫星通信天线系统（天线系统由天线阵列、微波接收/发射系统、天线伺服控制系统、基带信号处理部分组成）给学生讲解，移动卫星通信天线系统中的天线阵列和天线伺服控制系统是整个移动卫星通信系统中的关键技术，决定着整个通信系统的性能。通过这些例子可以让学生深刻理解通信工程，从而会更加全面地学习专业课程。
四、微波与天线课程助力其他专业课程学习
“微波与天线”课程除了与“高等数学”“大学物理”和“电磁场理论”等课程紧密相关之外，还与一些看似无关的专业基础课有着千丝万缕的关系，通过该课程将更多的专业基础课程联系起来，可以巩固更多的专业基础课程学习效果。在学习“微波与天线”课程之前，会问学生，你们为什么学习过“低频电路”，还要学习“高频电路”？学习了“高频电路”，为什么今天还要学习“微波与天线”课程，高频与微波的差异是什么，是否提前思考过？在通过实物图片讲授微带线在微波有源电路中的应用时，会让学生观察图片中微波电路部分和控制等低频电路形式上会有什么差异？通过这样的启发式的教学，让学生明白微波与低频和高频有共性但又具有特殊性。微波与低频和高频在许多特性上具有共性，一些分析低频和高频的方法也可以拿来分析微波。但由于微波工作频率很高，振荡周期短，在微波传输电路中从一点到另一点的电效应的传播时间是不可忽略的，因此必须用随时间、空间变化的参量来描述其特征。因此在分析其特性时更多时候得采用一些特殊的分析方法;在讲解微波滤波器的工作原理时，会提醒学生，你们知道低频或者高频的电容或者电感是基于什么原理实现的吗？通过微波滤波器的等效电路说明微波电路中的电容和电感均是设计者利用电容和电感的物理定义自己实现的;在讲解微波网络理论时，将一个微波系统（网络）看成一个黑匣子，散射参数描述的是信号通过该系统时，输入/输出端的信号的特征，利用微波网络理论不但可以描述端口的信号特征，同时也可以作为一种用来求解端口的信号特征的数学方法。
五、结语
通过在“微波与天线”课程中增添一些针对性强的教学内容，可以拓宽学生的专业视野，帮助学生理解通信概念，助力专业课或者专业基础课的学习，这样不但可以更好地促进通信工程专业课的学习，还可以促进“微波与天线”课程的学习。
参考文献
[1]薛红，等.电磁课程中天线阵的教学与思考[J].教育教学论坛，2018，8（32）：224-225.
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