無線電通信天線分集技術介紹

最初，許多設計者可能會擔心區(qū)域規(guī)范的復雜性問題，因為世界區(qū)域不同規(guī)范也各異。然而，只要多加研究便能了解并符合不同區(qū)域的法規(guī)，因為在每一個地區(qū)，通常都會有一個政府單位負責頒布相關文件，以說明“符合特定目的”的發(fā)射端相關的規(guī)則。

　　無線電通信中更難于理解的部分在于無線電通信鏈路質量與多種外部因素相關，多種可變因素交織在一起產(chǎn)生了復雜的傳輸環(huán)境，而這種傳輸環(huán)境通常很難解釋清楚。然而，掌握基本概念往往有助于理解多變的無線電通信鏈接品質，一旦理解了這些基本概念，其中許多問題可以通過一種低成本、易實現(xiàn)的被稱作天線分集(antenna diversity)的技術來實現(xiàn)。

　　環(huán)境因素的考慮

　　影響無線電通信鏈路持續(xù)穩(wěn)定的首要環(huán)境因素是被稱為多徑/衰落和天線極化/分集的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象對于鏈路質量的影響要么是建設性的要么是破壞性的，這取決于不同的特定環(huán)境。可能發(fā)生的情況太多了，于是，當我們試著要了解特定的環(huán)境條件在某個時間點對無線電通信鏈接的作用，以及會造成何種鏈接質量時，這無疑是非常困難的。

　　天線極化/分集

　　這種被稱為天線極化的現(xiàn)象是由給定天線的方向屬性引起的，雖然有時把天線極化解釋為在某些無線電通信鏈路質量上的衰減，但是一些無線電通信設計者經(jīng)常利用這一特性來調(diào)整天線，通過限制收發(fā)信號在限定的方向范圍之內(nèi)達其所需。這是可行的，因為天線在各個方向上的輻射不均衡，并且利用這一特性能夠屏蔽其他來源的射頻噪聲。

　　簡單的說，天線分為全向和定向兩種。全向天線收發(fā)信號時，在各個方向的強度相同，而定向天線的收發(fā)信號被限定在一個方向范圍之內(nèi)。若要打造高度穩(wěn)固的鏈接，首先就要從了解此應用開始。例如：如果一個鏈路上的信號僅來自于特定的方向，那么選擇定向天線獲益更多。裝有定向天線的接收器接收位于由天線方向屬性決定的視線方向范圍之內(nèi)的發(fā)射器發(fā)出的信號，而其他位于該方向范圍之外的發(fā)射器發(fā)出的信號被屏蔽。

　　裝有定向天線的發(fā)射器發(fā)射它的大部分能量到預定的方向上，而不是在所有方向上發(fā)射，同時也不會減小它的覆蓋能力。

　　為了簡化對天線剖面的理解，天線廠商提供了天線輻射圖。天線輻射圖有不同的格式，如E面圖(E plane plot)和波瓣圖(polar plot)，如圖1。除了方向性或形狀外，E面圖提供了大量信息，但通常不如波瓣圖表述的那樣清楚明了。波瓣圖被設計成類似指南針，使得對于任意給定方向上的天線增益更易理解。

　　在圖2中，工程師能看到一個高級的二維視圖，指示在預定的平面上天線如何運行。然而天線也傾向于在其他軸上改變特性，但通常不提供三維圖形數(shù)據(jù)，因為這會顯著增加圖表的復雜性。拉桿天線是一個典型的全向天線，它有一個簡單的三維剖面。在平面圖中，拉桿天線能提供極佳的覆蓋，但是在三維圖形中，它們在本身正上方或正下方的表現(xiàn)極差，這有助于我們能更了解天線被放在兩層的室內(nèi)環(huán)境中的情況。

　通常，由于RF信號會被墻壁和其他室內(nèi)物體反射，因此不易觀察到天線極化的效果，然而，仍可以觀察到其它對RF信號可能是建設性或破壞性的作用，此作用被稱為多徑/衰減。當發(fā)射器或接收器有些小移動，且對鏈接質量造成極大差異時，通常便會觀察到此種衰減現(xiàn)象。當天線在接收和傳送信號的波峰時便會發(fā)生此情況。

　　多重路徑則是此概念的延伸。當無線電通信電波被傳送時，它們被接收器接收的路徑可能不只一條，由于其他物體(例如墻壁和樹木)的反射形成多重路徑，信號可能來自多個路徑。接收這些來源的信號，其到達的時間可能會有些微小差距，這就意味可能會發(fā)生輕微的相位偏移。當這些信號結合在一起，它們可能會導致“衰減”這種消失的形式。最差的情況之一，是兩個信號以相差180o的相位到達接收器，接收器將無法看到任何數(shù)據(jù)，造成100%的信號衰減。在大部分的情況中，接收器不太可能會接收到相位偏移達180o的兩個信號，但是當多重路徑的環(huán)境出現(xiàn)時，某些相位偏移還是有可能發(fā)生的，在這些情況下，便會發(fā)生某些信號衰減。