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摘 要：简要阐述了多路微波全向天线改造方案的论证和技术设计，以及天馈线的安装调测，并收到了较好的社会效益和经济效益。
关键词：多路微波 缝隙 损耗 波导 倾角 增益 载噪比
中图分类号：G229.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0032-01
1 解决方案
（1）东宁县是一个地广人稀的山区县，按照国家有线数字电视“村村通”和“户户通”的工作目标，采用有线电视光缆传输有30%的自然村无法实现信号全覆盖，卫星直播方式不仅不利于维护管理，而且收看不到地方电视节目，群众不愿意接受。为了有利于有线广播电视的维护管理和播出安全，采用数字多路微波完成这30%自然村的有线电视全覆盖任务是最快捷、最经济、最有效、最科学的解决方案。
（2）我们原来使用的天线是国产的喇叭型天線，四只十字交叉组合实现全向多点信号覆盖。由于喇叭型天线方向性强，场形主瓣有效覆盖面有限，场形为近似梅花形，在其有效覆盖范围以外存在阴影区，在阴影区内无法正常接收信号，只能采用直放中继或再建前端解决。另外，由于天线副瓣场形叠加，合成场形复杂，在小范围内信号场强变化非常大，给信号接收选点带来困难，造成信号利用率低，并给农村有线电视网的建设、维护和管理增加了难度，而且技术投入大，经济效益不高。因此，我们选择缝隙式全向天线，其场形图为近似圆形无死角，完全满足电视信号全覆盖的技术要求。
（3）我们使用的国产矩形波导，由于技术和制造工艺的原因，无法满足数字多路微波的技术要求。主要表现在，波导法兰盘接口封闭不严密，内壁接口处不光滑，平整度较低，信号损耗较大。特别是在雨季的时候经常进水，气温底时波导内积水，气温高时水变成了蒸汽，信号损耗特别大。在冬季，由于室内外温差特别大，封闭不严的波导进入潮湿的空气，在机房与室外交接处波导内部经常挂霜，造成信号损耗增加，使其信号无法正常传输，经常造成电视信号的劣传或电视信号停传事故的发生。因此，我们选择采用椭圆形充气软波导。彻底解决波导封闭不严的问题。
2 全向天线的技术设计
根据我县的地理环境和村屯分布的实际，选择了二十五个信号接收地点进行勘测，通过反复论证，认真分析计算，准确设计全向天线的技术参数，以实现最佳的接收质量。微波站建在县域地理分布的中心位置，海拔1102 m的高山上，冬季气候条件非常恶劣，天线的物理机构要求必须坚固，风阻要小，要耐得住12级大风的阻力。为了设计天线倾角，我们选择了具有代表性的四个信号接收端，一是海拔最低点（东宁、海拔268 m）；二是海拔最高点（老黑山、海拔675 m）；三是距离微波站最近点（新曙光、直线距离5.6 cm）；四是距离微波站最远点（黄泥河、直线距离65 cm）。通过反复论证计算，新曙光点的倾角最大为6.25°，其它点的倾角都小于或等于5°，由于2.5 GHz微波信号具有一定的衍射能力，近距离的信号场强有较高，通过增加接收天线增益完全能够达到微波接收信号电平等各项技术指标的要求。最后设计天线的各项技术参数值为：
（1）倾角Q=5°。
（2）自由空间衰落。
（3）Ld=92.4+20lgf+20lgd=132.4 dB。
上式中按：d=50 km、f=2.5 GHz计算
每一个接收端在计算自由空间衰落时d按实际发射与接收两点之间的距离计算。f是我们微波实际使用的频率2.5～2.7 GHz带宽、计算时f取值在此范围内即可。
（1）路径衰落。
电磁波在空间传播受地理环境、气候因素等的影响，按经验信号衰落值应留有余量。
取：△L=4 dB
（2）发信功率电平。
Pt=10lgP/1mw=41.7 dBm
（3）收信最小输入电平。
Pr=C/N+N+Nf=-58dB （载噪比C/N=46 dB；噪声系数Nf=2.4 dB；噪声电平N=-106.4 dBm）
（4）杂损。
Lf=4.3 dB（合路损耗3 dB加上插入损耗等1.3 dB）
（5）发信天线增益。
Gt=13 dB
（6）接收天线增益。
Gr=Ld+Lf+△L+Pr-Pt-Gt
例如：以50 km处的接收天线增益为例
Gr=Ld+Lf+△L+Pr-Pt-Gt=132.4-104.4=28 dB
（7）降频器输出场强。
Pv=20LgV/1uv=84dBuv
我们按照以上的设计要求和技术参数，委托美国安德鲁公司专门为我们生产了多路微波全向缝隙天线。
3 天线的安装调测
（1）在吊装天馈线系统的时候，特别要注意做好保护天线和波导，若要造成变形或损坏直接导致信号损耗的增加，给信号的接收带来困难。天馈线系统要安装牢固，连接可靠，然后进行调试和多点测试，各项技术指标经过测试达到设计标准即可投入使用。
（2）测试结果：（表1）。
（3）经过实际测试，全向缝隙天线各项技术指标完全达到设计要求，安装合格，完全能够满足我县有线电视网络的技术要求，达到了理想的接收效果。天馈线系统改造升级后，彻底改善了有线电视信号的质量，增加了覆盖范围，提高了整个网络的运行安全和可靠性，并收到了较好的经济效益。经过两年多的使用，再没有发生过有线电视信号劣播和停播事故的发生。为我县广播电视事业的健康发展提供了可靠的技术保障。
关键词：多路微波 缝隙 损耗 波导 倾角 增益 载噪比
中图分类号：G229.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0032-01
1 解决方案
（1）东宁县是一个地广人稀的山区县，按照国家有线数字电视“村村通”和“户户通”的工作目标，采用有线电视光缆传输有30%的自然村无法实现信号全覆盖，卫星直播方式不仅不利于维护管理，而且收看不到地方电视节目，群众不愿意接受。为了有利于有线广播电视的维护管理和播出安全，采用数字多路微波完成这30%自然村的有线电视全覆盖任务是最快捷、最经济、最有效、最科学的解决方案。
（2）我们原来使用的天线是国产的喇叭型天線，四只十字交叉组合实现全向多点信号覆盖。由于喇叭型天线方向性强，场形主瓣有效覆盖面有限，场形为近似梅花形，在其有效覆盖范围以外存在阴影区，在阴影区内无法正常接收信号，只能采用直放中继或再建前端解决。另外，由于天线副瓣场形叠加，合成场形复杂，在小范围内信号场强变化非常大，给信号接收选点带来困难，造成信号利用率低，并给农村有线电视网的建设、维护和管理增加了难度，而且技术投入大，经济效益不高。因此，我们选择缝隙式全向天线，其场形图为近似圆形无死角，完全满足电视信号全覆盖的技术要求。
（3）我们使用的国产矩形波导，由于技术和制造工艺的原因，无法满足数字多路微波的技术要求。主要表现在，波导法兰盘接口封闭不严密，内壁接口处不光滑，平整度较低，信号损耗较大。特别是在雨季的时候经常进水，气温底时波导内积水，气温高时水变成了蒸汽，信号损耗特别大。在冬季，由于室内外温差特别大，封闭不严的波导进入潮湿的空气，在机房与室外交接处波导内部经常挂霜，造成信号损耗增加，使其信号无法正常传输，经常造成电视信号的劣传或电视信号停传事故的发生。因此，我们选择采用椭圆形充气软波导。彻底解决波导封闭不严的问题。
2 全向天线的技术设计
根据我县的地理环境和村屯分布的实际，选择了二十五个信号接收地点进行勘测，通过反复论证，认真分析计算，准确设计全向天线的技术参数，以实现最佳的接收质量。微波站建在县域地理分布的中心位置，海拔1102 m的高山上，冬季气候条件非常恶劣，天线的物理机构要求必须坚固，风阻要小，要耐得住12级大风的阻力。为了设计天线倾角，我们选择了具有代表性的四个信号接收端，一是海拔最低点（东宁、海拔268 m）；二是海拔最高点（老黑山、海拔675 m）；三是距离微波站最近点（新曙光、直线距离5.6 cm）；四是距离微波站最远点（黄泥河、直线距离65 cm）。通过反复论证计算，新曙光点的倾角最大为6.25°，其它点的倾角都小于或等于5°，由于2.5 GHz微波信号具有一定的衍射能力，近距离的信号场强有较高，通过增加接收天线增益完全能够达到微波接收信号电平等各项技术指标的要求。最后设计天线的各项技术参数值为：
（1）倾角Q=5°。
（2）自由空间衰落。
（3）Ld=92.4+20lgf+20lgd=132.4 dB。
上式中按：d=50 km、f=2.5 GHz计算
每一个接收端在计算自由空间衰落时d按实际发射与接收两点之间的距离计算。f是我们微波实际使用的频率2.5～2.7 GHz带宽、计算时f取值在此范围内即可。
（1）路径衰落。
电磁波在空间传播受地理环境、气候因素等的影响，按经验信号衰落值应留有余量。
取：△L=4 dB
（2）发信功率电平。
Pt=10lgP/1mw=41.7 dBm
（3）收信最小输入电平。
Pr=C/N+N+Nf=-58dB （载噪比C/N=46 dB；噪声系数Nf=2.4 dB；噪声电平N=-106.4 dBm）
（4）杂损。
Lf=4.3 dB（合路损耗3 dB加上插入损耗等1.3 dB）
（5）发信天线增益。
Gt=13 dB
（6）接收天线增益。
Gr=Ld+Lf+△L+Pr-Pt-Gt
例如：以50 km处的接收天线增益为例
Gr=Ld+Lf+△L+Pr-Pt-Gt=132.4-104.4=28 dB
（7）降频器输出场强。
Pv=20LgV/1uv=84dBuv
我们按照以上的设计要求和技术参数，委托美国安德鲁公司专门为我们生产了多路微波全向缝隙天线。
3 天线的安装调测
（1）在吊装天馈线系统的时候，特别要注意做好保护天线和波导，若要造成变形或损坏直接导致信号损耗的增加，给信号的接收带来困难。天馈线系统要安装牢固，连接可靠，然后进行调试和多点测试，各项技术指标经过测试达到设计标准即可投入使用。
（2）测试结果：（表1）。
（3）经过实际测试，全向缝隙天线各项技术指标完全达到设计要求，安装合格，完全能够满足我县有线电视网络的技术要求，达到了理想的接收效果。天馈线系统改造升级后，彻底改善了有线电视信号的质量，增加了覆盖范围，提高了整个网络的运行安全和可靠性，并收到了较好的经济效益。经过两年多的使用，再没有发生过有线电视信号劣播和停播事故的发生。为我县广播电视事业的健康发展提供了可靠的技术保障。