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微波技术与天线在通信中的应用

摘要:

人类在进入21世纪以来，借助计算机的强大功能，通信变得极为方便。不管你在什

么地方，不论你们相隔多远，你都可以把自己的信息传递给某一个或者多个人。手机、可

视电话、电脑等产品让这个传递过程变得很简单。其实不论你用什么样的工具，进行多远

距离的信息传递，它都离不开通信天线的帮忙，它是通信系统中必不可少的部分。其中最

普遍，最常用的就是微波天线。本文就微波天线的选择和优化两个方面带领大家认识、了

解微波天线的应用。同时还简单的介绍了一下微博扩频技术，让读者能够进一步了解其工

作原理。

关键词：微波天线；微波扩频；通信；选择；优化

一、前言

随着无线通信技术的迅速发展，微波技术的应用范围也非常的广泛。最普遍的应用就

是用来传递信息，称之为微波通信。微波天线则是微波通信系统中最重要的部分，可以说

是核心部分。凡是能利用电磁波来传递的信息几乎都依靠微波天线传递与互换的，同时微

波天线也可辐射电磁波等能量。微波天线是微波通信系统收发设备的“出口”兼“入口”，

天线的性能直接影响整个系统的运行。因此对微波天线的要求非常的苛刻。同时在天线的

选择及位置确定上也要求的非常严格，必须要考虑到各个方面因素的影响。

微波天线并不是一个很完美的东西，它需要人们经过无数次的实验、修改，对其进行

优化，以达到最佳的状态，这里是指微波天线的传输效率最大。目前关于微波天线优化的

研究成果虽然很多，但多数均是从单一因素进行考虑，由于没有综合所有影响因素来考虑，

因此优化效果并不是非常理想。微波天线仍然处于一个发展的阶段。本文就是通过综合考

虑多种因素的影响，并优化微波天线选择参数来寻找更合理的选择方法。

二、微波天线选择时应考虑的因素

我们都知道，微波信号在传输过程中会受到大气、海面、地面、高大建筑物、山峰的

折射和绕射等影响，导致信号衰落和失真，甚至中断。因此对微波传输天线的选择和进行

优化时，必须根据微波通信的基本特点，研究微波在传输过程中受到的影响因素，进而进

行优化以减少信号衰落和失真。要想更加有效地传输信息必须考虑到以下几个因素的影响，

并想办法解决。

1、地面地形因素

在微波通信系统中，信号传输主要利用微波的视距传播。微波通信的频率大部分在2～

20GHz范围内，其波长很短，不同的地形条件，其反射系数及电平损耗不同。无线电波

在自由空间传输时，其单位面积内的能量会因自由扩散而减少，所减小的能量称为自由空

间传输损耗。

微波在传播的过程中树林、建筑、山头等高大建筑物或地面障碍物等会阻挡一部分电

磁波，增加了电磁波的损耗。而平滑地面或水面又或者是空旷的开阔地可将一部分信号反

射到接收天线，反射波和直射波矢量相加可能相互抵消而产生附加损耗。

2

地面反射对视距传播有重要影响，它是产生电平衰落的主要原因之一。但当微波传输

路径上有刀刃形障碍物(或山峰)阻挡时，情况就会不一样。如果障碍物的尖峰恰好落在两

个相邻微波站的收信天线和发信天线的连线上，微波传输会增加6dB电平衰耗；当障碍物

的尖峰超出连线时，电平衰耗将增加更快，实际应用中应避免出现这种情况，可通过改动

微波传输线路或增高天线来改动传输特性。

为更好的分析微波的传播特性，应用菲涅尔区的概念进行分析，为避免附加损耗，必

须使所有障碍物都处于第一菲涅尔区以外。在地面障碍物高度一定的情况下，波长越长，

电波传播主要通道的横截面积越大，相对遮挡面积就越小，接收点场强就越大，因此，频

率越低，绕射能力越强。因此在选择时要特别注意地面障碍物的影响。

2、地面反射因素

在微波的传播过程中，在接收点除收到直射波外，还会收到经地面反射的反射波。反

射点到直射波的垂直距离称余隙hc,接收点的合成场强与自由空间场强之比称为地面反射

引起的衰落因子，用V表示，单位为dB。借助余隙hc计算V，



h

2

V12t

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