微波天线校准技术.doc

微波通信工程中天线系统的校准技术微波通信工程中天线系统的校准技术朱昭文朱昭文（广东省电力通信有限公司，广东广州（广东省电力通信有限公司，广东广州510600510600））摘摘 要要：在微波通信中，天线方位角的校准通常采用经纬仪法，存在误差 大、效率低的缺点为此，提出重锤线法，使天线－天线系统角度的校准变得 简易在天线－反射板－天线系统校准中，提出采用分段调整法，简化了系统 的调整过程关键词关键词：重锤线法；分段调整法；天线方位角 在微波通信中，对于天线方位角的校准，传统的方法是根据设计要求的角 度，按经纬仪的指示来调整出天线的初始水平方位角和俯仰角度，然后两微波 站的天线轮流上、下、左、右转动来捕捉对方的信号1个天线有2个角度变量， 即水平角和俯仰角，在两个微波站间的2个天线要求校准其方位角度，共有4个 独立变量要校准然而由于现场条件的限制，按经纬仪指示调整出来的方位角 度与设计要求误差较大，给调整工作带来很大的困难，往往需要花上一两天的 时间才能完成在微波通信工程实践中，我们总结以往经验，提出了“重锤线法” 所谓重 锤线法，就是在天线口径平面前方，用1条细线挂上1个重锤，以重锤线作为基 准线，调整天线的俯仰角，使天线口径平面与这条重锤线平行或重合，则天线 就垂直于地平面，以此作为天线在垂直方向上的初始俯仰角。

由于重锤线很细， 天线口径平面较大，所以调整好的天线垂直度误差很小这样就把两个天线的4 个要调整的角度变量简化为各自的水平方位角了1 1 两微波站的天线－天线系统校准两微波站的天线－天线系统校准用重锤线法把两个微波站的天线都调整到垂直位置后，固定天线垂直位置， 两个天线同时来回转动各自的水平方位角，转动几个来回后，就有机会使两个 天线指向互相平行，两个站的微波机就出现接收到对方信号的读数指示此时， 再对每个天线的俯仰、水平角度进行微调，使微波机收信指示达到最大为止， 两个微波站的天线方位角度的校准便完成了2 2 两微波站的天线－反射板－天线系统校准两微波站的天线－反射板－天线系统校准在天线－反射板－天线系统中，反射板也有2个可调角度，即俯仰角和水平 方位角在这个系统中共有6个独立可变角度参量要调整，是极其复杂的传统 的校准方法是根据设计要求的角度，按经方位角作为初始角度，然后，反射板 每俯下一个小角度，天线就分别上、下、左、右来回转动，调整其俯仰、水平 方位角，直到天线收到对方的信号再细调由于现场条件限制，用经纬仪根据设计要求调整出来的初始角度与设计角度误差较大，在这样的复杂系统中，给 校准带来了更大的困难。

如何将复杂系统的调整工作简化？用分段调整法所谓分段调整法，就是 把天线 A－反射板 B－天线 C 系统，分解为天线 A－反射板 B 和反射板 B－天线 C 这2个小系统，在反射板 B 下面，用1个便携式小天线接上1个便携式高灵敏度 功率计作接收信号指示，来代替反射板 B这样，一个复杂的系统就分解成天 线 A—小天线及小天线—天线 C 这2个简单的小段了用重锤线法来调整长距离段，如天线 A—小天线段，用天线 A 的微波机作 信号源，小天线的功率计作接收场强指示，调整到功率计读数指示最大时，即 天线 A 就被认为对准了反射板 B对于另一短距离小天线—天线 C 段，用天线 C 的微波机作信号源，小天线的功率计作为接收场强指示此段距离近，可以 望见，容易调整待功率计的读数指示调到最大，即天线 C 也就对准了反射板 B然后再调整反射板 B 的角度，反射板从垂直位置开始，每俯下一个小角度， 就在水平方向来回转动1次在反射板的调整过程中，A，C 两个天线就能收到 对方发来的信号并在微波收信机上指示出来最后再微调天线 A、天线 C 和反 射板 B，待两个站的微波收信机指示达到最大为止，则整个天线－反射板－天 线系统的水平、俯仰角度就校准好了。

3 3 调整实例调整实例九峰—乐昌微波传输段，中间插入了反射板，如图1所示用 1 个便携式、直径为 1．2 m 的小天线接上 1 个便携式能指示－65 dB 的 高灵敏度功率计放在反 射板下面调整步骤如下：a）调整九峰—反射板段用九峰站的微波发信机作为信号源，在反射板下面的小天线接功率计作接 收场强指示因为此段距离较远，用重锤线法进行调试，待功率计读数指示达 到最大，则九峰站的天线就被认为是对准了反射板b）调整反射板—乐昌站段因为此段距离近，用眼睛就能互相望到，所以调整就很容易用乐昌站微 波发信机作信号源（此时应关掉九峰站微波发信机的信号，以免小天线收到九 峰站来的信号而对功率计读数指示造成干扰） ，在反射板下面的小天线接功率计 作接收场强指示调整两个天线，待功率计读数指示达到最大，则认为乐昌站 天线对准了反射板c）调整反射板角度用九峰站、乐昌站的微波收发信机作信号源和接收场强指示反射板从垂直位置开始，每俯下一个小角度，就在水平方向上转动 1 个来 回因为在上两个步骤中，九峰、乐昌站的天线均已对准了反射板，在调整过 程中，反射板俯到某一个位置时，九峰、乐昌的微波收信机就能指示出接收到 对方的信号。

待两边的微波收信机的接收信号指示达到最大，反射板的俯仰、 水平方位角就初步调整好了d）系统微调在前三个步骤完成后，逐一对九峰站天线、乐昌站天线、反射板的俯仰、 水平角度进行微调，直到两个站的微波收信机指示最大为止整个系统的水平、 俯仰角就校准完毕此步骤是必要的，在大信号下进行微调，才能提高角度调 整的精确度 4 4 讨论讨论从天线方向图的主瓣特性来考虑，主瓣特性表明了天线在主要通信方向上 场强的分布情况，半功率角是主瓣两侧电磁场功率变化在最大辐射方向上的功 率值下降一半（即 3 dB）时的夹角设两个微波站相距 40 km，均用直径为 3 m 的抛物面天线，其半功率角为 0．8°40 000 m×sin0．8°＝528 m，表明当两个天线间的高程差在 528m 范 围内时，均处在对方天线的半功率角内，可 很好地接收到对方天线发来的信号 3 m 直径的抛物面天线的半功率角为 0．8°，2 m 直径的抛物面天线的半功率 角为 1．5°，1．2 m 直径的抛物面天线的半功率角为 3°所以天线的垂直位 置可以作为天线的初始俯仰角来处理，就使两个天线的 4 个独立可变角度简化 为只有水平方位角度的二变量系统，。