定向天线合成取代全向侦察天线性能分析
微波通信系统的天线设计和性能分析
微波通信系统的天线设计和性能分析微波通信系统是指频率在1GHz至30GHz之间的通信系统，它被广泛应用于卫星通信、雷达、无线电等多个领域。
在微波通信系统中，天线是实现无线电信号的传输和接收的关键组件之一。
本文将介绍微波通信系统中天线的设计和性能分析。
一、微波通信系统中的天线设计1.天线的基本原理天线是电磁波的发射和接收器件，它将电流转换为无线电磁波并将无线电磁波转换为电流。
在微波通信系统中，天线的设计要根据频率要求、辐射参数以及实际应用环境等方面进行考虑。
2.天线的结构和特性微波通信系统中使用的天线主要有微带天线、束流天线、全向天线和定向天线等。
它们在结构和性能上具有不同的特点，如微带天线适用于小型化设备，全向天线适用于需要广泛覆盖区域的场合，定向天线适用于长距离传输、高速传输及对信号抗干扰要求高的场合等。
3.微波天线的设计步骤微波天线的设计步骤一般分为以下几个步骤：（1）确定工作频带和相关性能指标，如工作频率、辐射功率、辐射方向等。
（2）选择适当的天线类型，如微带天线、束流天线、全向天线或定向天线等。
（3）优化天线的结构参数，如天线的长度、宽度、形状和材质等。
（4）进行天线的仿真和分析，如使用电磁场仿真软件进行仿真和分析。
（5）制作天线并进行测试和调试，如使用矢量网络分析仪进行测试和调试，确保天线达到设计要求。
二、微波通信系统中天线性能分析1.天线的增益和方向图天线的增益是用来衡量天线向特定方向辐射电磁辐射能力的一个参数。
方向图是衡量天线辐射方向和辐射功率分布的参数。
2.天线的匹配和带宽天线的匹配性能是指天线能够将信号源的输出阻抗与空气中的阻抗之间实现良好的匹配的能力。
带宽是指天线能够在整个工作频率带内达到较好的性能。
3.天线的功率承受能力和辐射效率天线的功率承受能力是指天线能够承受的最大辐射功率。
而辐射效率是指天线的电磁能转化为辐射能的比例。
4.天线的抗干扰和误码率天线的抗干扰能力是指天线在受到干扰时所表现出的抵抗能力。
全向圆极化天线的研究
摘要全向圆极化天线由于其具有圆极化辐射和全向辐射的双重特性，能比传统定向天线提供更大的信号覆盖范围，同时具有圆极化的抑制云雨干扰与抗多径反射特性，被广泛应用于遥感遥测、空间飞行器（飞机、导弹、火箭等）、广播电视系统和卫星定位等各个方面。
全球卫星导航定位系统（GNSS）在实际生活应用中所呈现的反应快、效率高、定位准确等特点，其应用己经深入人们的日常生活中。
为了提高卫星导航天线的覆盖面积，对于全向圆极化天线在需求巨大。
就目前情况来看，制约该类天线应用的主要问题是其阻抗带宽和轴比带宽过窄。
可以预见，小型化宽带全向圆极化天线将在未来的无线通信领域扮演不可或缺的角色。
本论文中介绍全向圆极化的研究背景和意义，分析全向圆极化天线的发展趋势和所面临的一些问题，归纳了目前全向圆极化天线的一些国内外的相关研究现状。
本论文的研究内容主要围绕全向圆极化天线的设计所展开，研究成果具有一定的创新性，在工程实践中也具有一定的意义。
本论文的创新成果具体为：1、设计了一种基于单极子和环形枝节的全向圆极化天线，仿真和实测结果表明，该天线可以得到很好的全向圆极化辐射特性。
天线的尺寸为0.24λ0*0.24λ0*0.12λ0，该天线具有的10-d B回波损耗带宽和3-dB轴比带宽分别为4.4%和6.4%。
天线结构简单紧凑，可以在很大程度上减小天线的尺寸，满足特殊场合的小型化要求。
2、设计了一种基于十字交叉偶极子的全向圆极化天线，天线包含4个十字交叉偶极子和一个馈电网络，十字交叉偶极子的水平部分臂和垂直部分臂分别控制远场的水平极化和垂直极化电场，对该天线全向圆极化的工作原理进行了深入研究，天线具有的10-dB回波损耗带宽和3-dB轴比带宽分别为28.9%和17.9%。
3、设计了一种基于弯折偶极子的全向圆极化天线，天线包含4个弯折偶极子和一个馈电网络，通过把偶极子进行弯折，弯折偶极子的水平部分和垂直部分的电流分别控制远场水平极化和垂直极化，根据弯折偶极子的电流分布，分析水平远场水平方向和垂直方向的电场分布和90°相位差原理。
全向天线和定向天线的区别(2.4G WiFi)
全向天线和定向天线的差异天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。
根据方向性的不同，天线有全向和定向两种。
下面主要讲解一下它们之间的区别以及相关参数。
【全向天线】：全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性。
一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。
全向天线在通信系统中一般应用距离近，覆盖范围大，价格便宜。
增益一般在9dB以下。
下图所示为全向天线的信号辐射图。
全向天线的辐射范围比较象一个苹果【定向天线】：定向天线，在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性。
同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。
定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远，覆盖范围小，目标密度大，频率利用率高的环境。
从增益上看是两种天线没有区别，但有一条非常重要的是：定向天线正因为它的指向尖锐，对于来自指向外的干扰信号都被很好地屏蔽了，这对评价接收效果也是十分重要的指标！我们也可以这样子来思考全向天线和定向天线之间的关系：全向天线会向四面八方发射信号，前后左右都可以接受到信号，定向天线就好像在天线后面罩一个碗壮的反射面，信号只能向前面传递，射向后面的信号被反射面挡住并反射到前方，加强了前面的信号强度。
下图为定向天线的信号辐射图。
定向天线的主要辐射范围象个倒立的不太完整的圆锥通过上文我们能够形象的认识到什么是全向天线，什么是定向天线，那么在实际应用时该注意些什么呢？天线的选购如果需要满足多个站点，并且这些站点是分布在AP的不同方向时，需要采用全向天线；如果集中在一个方向，建议采用定向天线；另外还要考虑天线的接头形式是否和AP匹配、天线的增益大小等是否符合您的需求；天线的安装对于室外天线，天线与无线AP之间需要增加防雷设备；定向天线要注意天线的正面朝向远端站点的方向；天线应该安装在尽可能高的位置，天线和站点之间尽可能满足视距（肉眼可见，中间避开障碍）。
附：TL-ANT2414A天线参数增益：14dBi（天线的重要参数，一般来说越大越好）驻波比：<1.92（反映发射能量是否能够有效传输到天线的参数，一般来说越接近于1越好）输入阻抗：50Ω（现代产品一般都为50Ω，一般不用担心匹配问题）最大功率：1W（所能接收的最大的功率，关系不大）接头形式：REVERSE SMA母座（倒置）（接头，注意是否匹配）电缆xx：1米（馈线xx）波瓣宽度：水平和垂直方向均为60度（电磁波辐射的角度，要认真比较是否满足您的现实环境，2409A和2406A的波瓣宽度：水平和垂直方向均为120度）其它内容收集：小灵通手机的功率很小，平均功率只有10mW，因此基站上行采用8天线分集接收（UT500mW为例），采用8根全向天线的上行分集增益在6到8dB左右，而定向天线的上行分集增益较差，在3到4dB左右，因此采用定向天线的基站的无线侧指标（如建立在请求率，切换掉话率，TCH接入成功率）相对较差。
天馈安装导致的无线覆盖问题的分析及解决
天馈安装导致的无线覆盖问题的分析及解决摘要：良好的无线覆盖不但来自于建设初期的规划、勘宗设计，同样与无线基站施工质量密不可分。
天馈系统是基站无线侧的重要组成部分，天馈系统的安装也关系到移动网络的质量，特别是由于安装工程施工不规范，就可能引起显著的无线覆盖问题，带来通信故障，同时也为后续网络运维埋下隐患。
关键词：天馈安装；无线覆盖；分析与解决天馈线系统是由天线和传输连线（也称馈线）组成。
它的技术性能、质量指标直接影响到共用天馈线系统的各微波波道的通信质量。
一、现地安装工程设备的搬运和设备捆包材的拆卸。
因设备重量大，在移动，搬运，拆卸时具有危险性。
另外发射机为精密设备、含有一部分不抗震动、撞击的部品。
需要移动，搬运，拆卸等时请委托专业厂家来进行。
如高山发射台时要对捆包材料特殊处理，如木箱要经过熏蒸等处理后才能运输。
设备包装拆除过程中按包装方式对应拆除.严禁蛮力拆除防止损坏设备。
机械部分和电气部分设备的复原。
现地工程开始后工程人员首先根据现地布局图和现地作业指示书等技术资料先对发射机进行复原。
设备的复原要满足电气装置安装工程施工及验收规范的要求。
接地要采用建筑物内设置铜板与发射机的地线连接，最后铜板和建筑物的地线连接的方法，不能根据建筑物周围多点接地来降低接地阻抗。
防雷变压器的设计，防雷变压器初级(380V)采用△接法，次级(220V)采用Y接法，变压器的初级和次级有屏蔽。
屏蔽和次级的地线连接，发射机的地线和防雷变压器的地线连接并与建筑物的大地连接到‘起。
供电系统的连接，工程人员首先根据说明书和现地作业指示书内电气配线图对现地设备的各单元进行配线，要确认连线有无错误，与图纸标注要相符，各端子标签与连接端子正确，所有螺丝要完全拧紧。
馈管的加工与连接，喉箍和抱箍拧紧，馈管间隙在lmm以内，工程人员根据现地布局图对馈管的尺寸及布局测量，并进行预加工，并对馈管连接处进行打磨保证良好的接地，插芯安装时要确认插芯连接紧凑，无松动。
天线性能的主要参数
天线性能的主要参数有方向图，增益，输入阻抗，驻波比，极化方式等。
1天线的输入阻抗天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。
天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。
天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。
匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个纯出于习惯。
在我们日常维护中，用的较多的是驻波比和回波损耗。
一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω。
xx：它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。
驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。
在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1.5，但实际应用中VSWR应小于1.2。
过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大，影响基站的服务性能。
回波损耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。
回波损耗的值在0dB的到无穷大之间，回波损耗越大表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。
0表示全反射，无穷大表示完全匹配。
在移动通信系统中，一般要求回波损耗大于14dB。
2天线的极化方式所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。
当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。
由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。
因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。
另外，随着新技术的发展，最近又出现了一种双极化天线。
就其设计思路而言，一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因此目前大部分采用的是±45°极化方式。
全向天线与定向天线
全向天线与定向天线ContentsIntroductionPrerequisitesRequirementsComponents UsedConventions基本定义和天线概念室内作用Omni天线利弊定向天线利弊干扰结论Related InformationIntroduction本文产生基本的天线定义并且与在omni和定向天线利弊的一个重点讨论天线概念。
PrerequisitesRequirementsThere are no specific requirements for this document.Components UsedThis document is not restricted to specific software and hardware versions.ConventionsRefer to Cisco Technical Tips Conventions for more information on document conventions.基本定义和天线概念天线产生无线系统三个根本属性：增益、方向和极化。
增益是增量测量在功率的。
增益是相当数量在天线添加到无线电频率(RF)信号的能量的增量。
方向是发射模式的形状。
当定向天线的增益增加，辐射角度通常减少。
这提供一个更加了不起的覆盖距离，但是一个减少的覆盖角度。
覆盖区域或辐射图用程度被测量。
这些角度用程度被测量和称为波束宽度。
天线是为信号不提供任何被添加的功率的一个无源设备。
反而，从发射机接受的天线重定向能量。
此能量的重定向有提供更多能量效果在一个方向和在其他方向的较少能量。
波束宽度在水平的和垂直的无格式被定义。
波束宽度是在半功率点(3dB之间的有角分离点)在天线的辐射图在所有飞机的。
所以，为了天线您有水平的波束宽度和垂直的波束宽度。
图 1：天线波束宽度天线是额定的与各向同性或偶极天线比较。
一个各向同性的天线是有一个统一三维辐射图的一个理论上的天线(类似于一个电灯泡没有反射器)。
天线 结构 分类
天线结构分类天线是一种用于接收和发送无线电波的装置，它是无线通信系统中不可或缺的部分。
根据天线的结构和工作原理的不同，可以将天线分为几个不同的分类。
本文将详细介绍不同类型的天线结构及其应用。
一、全向天线全向天线是最常见的一种天线结构，它可以在所有方向上接收和发送无线电信号。
全向天线的设计目标是尽量均匀地辐射和接收信号，使信号覆盖范围最大化。
全向天线广泛应用于广播、电视、无线通信等领域，以提供广范围的信号覆盖。
二、定向天线定向天线是一种只在某个特定方向上辐射或接收信号的天线。
定向天线通过集中能量，提高天线的增益，从而实现远距离通信。
定向天线常用于无线电通信中的长距离传输，如雷达系统、卫星通信等。
三、扇形天线扇形天线是一种具有特定扇形辐射图案的天线，适合在特定区域内进行无线通信。
扇形天线可以通过调整天线的辐射图案来实现不同方向上的信号覆盖。
扇形天线常用于无线网络、移动通信基站等场景中，以提供特定区域的无线覆盖。
四、天线阵列天线阵列是由多个天线单元组成的一种天线结构。
天线阵列通过控制每个天线单元的相位和幅度来实现特定的辐射图案和波束形成。
天线阵列具有较高的增益和方向性，常用于雷达系统、通信系统等需要较高性能的应用中。
五、微带天线微带天线是一种结构简单、体积小的天线，广泛应用于移动通信、无线传感网络等场景。
微带天线通过在介质基板上制作导电贴片来实现辐射和接收信号。
微带天线具有体积小、重量轻、制作简单等优点，逐渐成为无线通信领域的主流天线。
六、螺旋天线螺旋天线是一种具有螺旋形结构的天线，常用于卫星通信、无线电望远镜等领域。
螺旋天线通过螺旋形结构实现特定的辐射特性，具有宽频带、较高的增益等特点。
螺旋天线在航空航天、无线电观测等领域有着重要的应用。
七、折叠天线折叠天线是一种结构紧凑、易于收纳的天线，常用于便携式无线通信设备。
折叠天线通过折叠和展开的方式实现天线的收纳和展开，便于携带和使用。
折叠天线广泛应用于移动电话、对讲机等便携式通信设备中。
全向和定向天线
天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。
根据方向性的不同，天线有全向和定向两种。
下面主要讲解一下它们之间的区别以及相关参数。
全向天线：全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。
全向天线在通信系统中一般应用距离近，覆盖范围大，价格便宜。
增益一般在9dB以下。
下图所示为全向天线的信号辐射图。
全向天线的辐射范围比较象一个苹果定向天线：定向天线，在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。
定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远，覆盖范围小，目标密度大，频率利用率高。
有通过反射板的定向天线，也有通过阵列合成而成（成本太高，特别相控阵天线，一个移相器有上千块，一个T/R组件大概上万），增益可达到20dB以上。
在卫星通信中用到高增益螺旋天线。
我们也可以这样子来思考全向天线和定向天线之间的关系：全向天线会向四面八方发射信号，前后左右都可以接受到信号，定向天线就好像在天线后面罩一个碗壮的反射面，信号只能向前面传递，射向后面的信号被反射面挡住并反射到前方，加强了前面的信号强度。
下图为定向天线的信号辐射图。
定向天线的主要辐射范围象个倒立的不太完整的圆锥通过上文我们能够形象的认识到什么是全向天线，什么是定向天线，那么在实际应用时该注意些什么呢？天线的选购如果需要满足多个站点，并且这些站点是分布在AP的不同方向时，需要采用全向天线；如果集中在一个方向，建议采用定向天线；另外还要考虑天线的接头形式是否和AP匹配、天线的增益大小等是否符合您的需求；天线的安装对于室外天线，天线与无线AP之间需要增加防雷设备；定向天线要注意天线的正面朝向远端站点的方向；天线应该安装在尽可能高的位置，天线和站点之间尽可能满足视距（肉眼可见，中间避开障碍）。
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定向天线合成取代全向侦察天线性能分析王 澍(船舶重工集团公司723所,扬州225001)摘要:分析了在ESM 侦察设备中利用不同方位的多个定向天线合成的方法实现全向信号接收的性能,分析表明,这种方法在一定程度上可以取代全向天线或半全向天线,用来提供测频信号。
关键词:定向天线;合成;全向天线中图分类号:T N971.1 文献标识码:B 文章编号:CN321413(2009)06 0024 03Performance Analysis of Directional Antennas SynthesizationReplacing Omni direction Reconnaissance AntennaWA NG Shu(T he 723Institute of CSIC,Y ang zho u,225001,China)Abstract:This paper analyzes the per for mance of omni directio n signal reception perform ed by syn thesizing several directional antennas w ith different dir ectio ns in ESM reconnaissance equipm ent.It is indicated by analy sis that this method can replace the o mni direction antenna o r half omni dir ection antenna in a certain ex tend,w hich can provide fr equency measurem ent signal.Key words:directional antenna;synthesization;omni dir ectio n antenna0 引 言众所周知,对于舰载ESM 侦察设备来说,通常有全向和定向两套天线。
全向天线接收的信号主要用来测频,在360 方位范围内,不论哪个方位的雷达信号照射到天线上都可以接收到,从而实现100%的截获概率。
定向天线则主要用来测向,根据测向体制的不同,定向天线有不同的排列方式。
典型比幅测向是在360 范围内排列N 个喇叭,其轴线等间隔地指向不同方位,用来接收不同方位的信号,根据各天线接收到的信号幅度来判断信号的方位。
全向天线一般安装在桅杆的顶端,维修困难。
定向天线一般安装在两舷。
也有用两舷半全向天线代替全向天线,将它和定向天线共同安装在同一个天线座内,例如美国AN/SLQ32 V 电子战系统就采用这种设计。
最近从国外某型舰载电子对抗设备中看到,其侦察天线座的配置与众不同,十分简洁,只有2个完全相同的左、右舷侦察天线座;而且既没有全向天线也没有半全向天线,测频信号来自所有定向天线的合成;天线座安装高度适中,紧靠在接收处理机柜所在的舱室外,不仅传输电缆短、损耗小,而且可维修性很好。
本文对这种用定向天线信号合成来测频的方式的性能进行分析。
通过分析,笔者认为这种代替全向天线的设计方法有许多优点,在一定条件下值得推广采用。
1 定向天线信号的合成方案对于全向天线来说,其天线增益、频带宽度、环向不一致性等性能指标是十分重要的。
考虑到天线仰角覆盖范围有一定的要求,全向天线的增益通常不高,其典型值为-3~3dB 。
采用双锥设计的全向天线频带宽度通常可以达到几个倍频程,环向不一致性主要取决于制造工艺,目前宽频带双锥全向天收稿日期:2009 06 222009年12月舰船电子对抗Dec.2009第32卷第6期SH IPBO ARD EL ECT RO NI C CO U NT ERM EA SU R EV ol.32N o.6线的环向不一致性典型值为3~5dB(P P)。
而定向天线的波束宽度和选择的波束数量有关,一般地说,相邻定向天线方向图的交叉点电平为3dB 左右,如果在360 方位范围内布置的波束数为N ,则一般希望定向天线的3dB 波束宽度等于360 /N 。
用定向天线信号的合成得到测频信号的方案,就是将各路定向天线接收的RF 信号放大后按照奇数和偶数通道号分别由功分器合成相加,得到 奇数!和 偶数!两路RF 信号,分别送往测频接收机。
考虑到相邻的定向天线方向图的交叉点为-3dB 左右,也就是说,相邻定向天线接收的信号幅度相差不大,如果将所有定向天线接收的信号直接相加,将发生严重的相位干涉,导致合成的方向图严重畸变,很多方位上可能接收不到信号,显然是不可取的。
但是,若将所有奇数天线信号相加,所有偶数天线信号相加,问题就可以缓解。
以奇数天线信号相加为例,由于相邻奇数天线之间隔了一个偶数天线,相邻奇数天线之间方向图的交点通常在-10dB 以下,合成的结果虽然仍会有干涉,但一个幅度大的信号和一个幅度小的信号之间的干涉,不论相位如何变化,合成的信号幅度虽然有起伏,但主要取决于幅度较大的信号。
因此,干涉对幅度起伏的影响要小得多。
图1是这种定向天线信号的合成方案原理框图。
作为例子,选择12方位比幅测向体制来说明。
先将左、右舷天线座内部的奇、偶数天线接收到的信号用功分器合路,分别得到奇、偶两路RF 信号输出。
例如,将第0、2、4、号天线的信号合路得到偶数输出,1、3、5路信号合路得到奇数输出。
再通过单独的合路器将两舷的偶数输出合到一起,将两舷的奇数输出合到一起,形成奇、偶两路天线合成后的信号,分别送到接收机。
图1 定向天线信号合成得到测频信号的原理框图每个频段都有2台独立的瞬时测频通道,分别对应奇数天线和偶数天线合成的信号测频。
2 性能分析这种用奇数和偶数天线分别合成的方法提供测频信号,省去了全向天线或半全向天线,问题是,奇数和偶数天线信号综合后的 全向性!和 灵敏度!能否达到采用全向天线时的水平?为了简化,本文选择最普通的矩形喇叭定向天线进行分析,假定喇叭口面电场幅度沿X 轴呈余弦变化、沿Y 轴均匀分布,且相位相同时,根据文献[3],得到H 面方向图函数为:F H =cos( D Xsin )1-(2D Xsin )2(1)式中:D X 为喇叭口面沿X 轴方向的宽度; 为信号波长; 为偏离喇叭轴线的角度,-90 < <90 。
按照F H =0.707可以算出H 面方向图下降3dB 点的角度:0.5H =sin -1(D X 1.87)∀1.87D X(rad )(2)下面针对12方位比幅测向体制来分析,这样做并不会失去普遍意义。
12只喇叭间隔30 排列。
天线半功率点为15 (0.2618rad ),因此D X=2.274,代入式(1)得到这种喇叭的方向图函数为:F H =cos (7.144sin )1-(4.548sin )2(3)以上是将天线的轴线方向置于0 ,如果将天线的轴线方向置于 Z ,则(3)式变成:F H =cos [7.144sin ( - z )]1-[4.548sin ( - Z )]2(4)对于12方位比幅测向,各个天线轴线方位分别为:Zi =15 +30 #i,i =0,1,2,∃,11代入式(4)得到:F H i =cos [7.144sin ( -15 -30 #i)]1-[4.548sin ( -15 -30 #i)]2(5)式中:F H i 为第i 个天线的方向图函数,i =0,1,2,∃,11。
将奇、偶数天线接收到的信号用功分器分别合路时,不仅要考虑幅度,还要考虑相位因素。
由于相位因素十分复杂,和空间接收的路程及馈线电缆长度都有关。
为了简化,只考虑两种极端情况:一种是25第6期王澍:定向天线合成取代全向侦察天线性能分析各天线接收的信号相位相同,另一种是各天线接收的信号相位相反。
第1种情况,各天线接收的信号相位相同,则奇、偶数天线合成的结果分别为:F奇同=F H1+F H3+F H5+F H7+F H9+F H11(6)F偶同=F H0+F H2+F H4+F H6+F H8+F H10(7)第2种情况,各天线接收的信号相位相反,则奇、偶数天线合成的结果分别为:F奇反=F H1-F H3+F H5-F H7+F H9-F H11(8)F偶反=F H0-F H2+F H4-F H6+F H8-F H10(9)在实际使用中,按照图1的原理框图,只要奇数天线合成输出或偶数天线合成输出信号中有一个超过门限电平,测频接收机就可以启动工作,也就是说,奇数和偶数输出二者是或!的关系。
式(6)奇数同相合成和式(7)偶数同相合成方向图曲线分别如图2(a)和图2(b)所示,式(8)奇数反相合成和式(9)偶数反相合成方向图曲线分别如图3(a)和图3(b)所示。
为了分析合成以后的全向灵敏度随方位的变化,将式(6)和式(7)的曲线画在同一张图上,取二者的最大值作为同相合成后总的方向图特性,如图4(a)所示。
将式(8)和式(9)的曲线画在同一张图上,取二者的最大值作为反相合成后总的方向图特性,如图4(b)所示。
从图4(a)和图4 (b)可以看出,其环向起伏都很小,图4(a)的环向起伏不超过2.6dB(P P),图4(b)的环向起伏不超过3.1dB(P P)。
从图中也容易理解,在偶数合成信号较小的角度范围,奇数合成的信号反而较大,二者可以互补。
图2同相合成方向图曲线图3反相合成方向图曲线图4 合成总的方向图曲线进一步分析表明,即使考虑了同相位和反同相位的极端情况下互相比较,幅度起伏仍不超过5dB (P P),和目前全向天线的环向不一致性相当。
由于定向喇叭天线的增益较高,尽管通过功分器合成会造成增益损失,实际等效的增益仍然略高于全向天线的增益。
3 结论通过以上分析可以看出,采用奇、偶数定向天线分别合成的方法代替全向天线或半全向天线得到测频信号的方法是可行的,其综合幅度起伏和目前的全向天线的环向不一致性相当。
由于省去全向天线或半全向天线可以提高设备适装性,改善可维修性。
除此之外,还有一个十分重要的优势,由于全向天线信号的幅度 频率特性和定向天线信号的幅度 频率特性往往有较大区别。
例如,定向喇叭的增益随着频率的升高而增加,而双锥全向天线的的增益基本不随频率变化,甚至由于损耗影响,实际增益还会随着频率的升高而略有下降。
由于全向和定向天线接收信号的幅度 频率特性不同,给接收机门限设计增加许多麻烦。
采用定向天线合成的方法代替全向天 (下转第42页)式中: (n )=4.75n +1.638-1.638n +15.561n +2.683。
在Matlab 下编程进行仿真,得到图2。
图2 不同带宽射频干扰下的雷达压制系数变化图由图2可以看出,压制系数K a 除了与虚警概率P f 有关,还与带宽比有关,也即与进入雷达的干扰功率有关,此外还与雷达视频积累数n 有关。