微波天線分類及選型Microwave Antennas Classifications

　　微波天線可以從多個(gè)角度分類，本文旨在從業(yè)界常規(guī)的如下五種分類方式展開分析。

　　3.1按照頻率及尺寸分類According to Frequency and Size

　　微波天線最常見也是普遍被業(yè)界認(rèn)可的分類方式是頻段和天線大小，天線生產(chǎn)廠家也基本以此來定義各自的產(chǎn)品編碼（Product Number）。表4是通宇通訊股份有限公司產(chǎn)品頻段和尺寸對(duì)應(yīng)表格（其中綠色，淺綠和紅色分別代表2011－2013不同年度發(fā)布的產(chǎn)品），表5是各個(gè)頻率的頻帶定義。值得提的是，雖然微波天線覆蓋4－86GHz，大口徑天線并非全頻段覆蓋，這主要是因?yàn)榇罂趶教炀€一般用于遠(yuǎn)距離的微波傳輸，隨著頻率增高空間損耗變的難以體現(xiàn)大口徑高增益的優(yōu)勢(shì)，另外頻率越高波束寬度越窄，太高頻率的大口徑天線也會(huì)使得鏈路對(duì)調(diào)成為問題。另外，傳統(tǒng)微波天線大概有10％左右的帶寬，近期通宇開始推出20％的寬頻天線，這是為何表5部分頻點(diǎn)含有窄頻和寬頻兩種規(guī)格。

　　表5微波天線頻率列表

　　3.2按照極化分類According to Polarization

　　極化是電磁場(chǎng)的一大特性，在通信信道中采用正交的極化信號(hào)使得在頻帶不變的情況下信道容量增倍。目前點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波系統(tǒng)按照極化分為單極化，雙極化和圓周極化三種，其中前兩種相對(duì)成熟，雙極化微波天線廣泛用于XPIC微波通信系統(tǒng)中。圖2－圖3分別是通宇公司生產(chǎn)的兩款單極化和雙極化微波天線產(chǎn)品。值得注意的是，雙極化產(chǎn)品可以認(rèn)為是單極化產(chǎn)品和正交極化耦合器的組合產(chǎn)品。

　　3.3按照性能級(jí)別分類According to Level of Performance

　　根據(jù)天線方向圖保羅特性及2.1中描述的天線性能參數(shù)不同，不同國家制定了不同的標(biāo)準(zhǔn)用以描述微波天線級(jí)別和差異。其中最常見的是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) ETSI標(biāo)準(zhǔn)，美國聯(lián)邦通訊委員會(huì)FCC標(biāo)準(zhǔn)，巴西國家電信局ANATEL標(biāo)準(zhǔn)，澳大利亞通訊與媒體管理局ACMA標(biāo)準(zhǔn)，和加拿大工業(yè)部IC標(biāo)準(zhǔn)。業(yè)界中最為常用的是ETSI標(biāo)準(zhǔn)，它針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)天線輻射包絡(luò)圖的高低制定了Class1－Class4級(jí)別。目前市場(chǎng)上暢銷的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波天線屬于Class 2－3級(jí)別，而Class 4天線具備更高的前后比及RPE要求，已經(jīng)成為各大廠家積極開發(fā)的下一代產(chǎn)品。圖4－圖5是通宇通訊股份有限公司開發(fā)的Class3（簡(jiǎn)稱C3）和 Class4（簡(jiǎn)稱C4）天線方向輻射圖測(cè)試結(jié)果。可以看出天線要滿足這些國際標(biāo)準(zhǔn)，首先要使得其方向圖曲線低于ETSI指定的C3和C4保羅線之上限。 C4天線對(duì)比C3天線，它要求天線方向圖壓得更低，前后比更高，這使得在有限空間范圍內(nèi)，用戶可以部署更多數(shù)量的微波天線。

　　當(dāng)然不同的標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)有不同的級(jí)別劃分方式，例如FCC，IC或ACMA分別有A和B兩個(gè)等級(jí)。天線廠家針對(duì)不同的市場(chǎng)，充分論證自己天線的性能用于滿足世界各地客戶的需求。例如TYA06U38S和TYA06E38S是通宇公司兩款微波天線產(chǎn)品，滿足ETSI Class 3和FCC級(jí)別的天線采用了超高性能天線代碼‘U’，滿足ETSI Class 4級(jí)別的天線則采用異高性能天線代碼‘E’來表示，它們分別代表了0.6m口徑工作在38GHz的C3和C4單極化天線。

　　3.4按照應(yīng)用場(chǎng)景分類According to Application Scenarios

　　微波天線的應(yīng)用場(chǎng)景分為電場(chǎng)景和環(huán)境場(chǎng)景兩種。其中電場(chǎng)景是指微波天線在搭建無線電鏈路的場(chǎng)合，其分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（p2p）微波天線和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（p2mp）微波天線兩種。由于其使用場(chǎng)合不同，微波天線的輻射特性要求也不同。例如用于替代光纖這種單點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)傳輸?shù)奈⒉ㄌ炀€，它們的三維方向圖要具備類似鉛筆光束（Pencil beam）的特性，其二維切面方向圖需具備圖1所示的效果。而用于多點(diǎn)覆蓋的微波天線其特性類似常規(guī)的基站天線，目的是在大角度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)播報(bào)，因此 p2mp的微波天線三維方向圖要具備扇形（Fan beam）的特征，其二維方向圖須具備圖6和圖7所示的效果。

　　按照環(huán)境場(chǎng)景來講，微波天線主要分為普通天線，高抗腐天線和高抗風(fēng)天線三種。后兩種主要是針對(duì)特殊的應(yīng)用場(chǎng)所例如高煙霧腐蝕的海邊或颶風(fēng)高發(fā)區(qū)域，需要做特殊的高抗腐表面處理或結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件設(shè)計(jì)。

　　3.5按照Radio接口分類According to Radio Interface Types

　　在一個(gè)完整的微波鏈路通信系統(tǒng)，比天線更為重要的是室外有源無線發(fā)射接受機(jī)，也被稱為Radio.天線廠家為了能夠讓自己的產(chǎn)品匹配不同廠家的 Radio，往往為它們配備了特殊的結(jié)構(gòu)連接件或天線匹配過渡單元。用戶在采購天線的時(shí)候，也往往針對(duì)不同的Radio種類對(duì)天線進(jìn)行分類。圖8－圖10 是三款不同廠家的天線接口示意圖。值得注意的是，對(duì)于天線性能來說，由于大多數(shù)部件是共用件，天線的性能一般被認(rèn)為不以接口方式的改變而改變。