通信工程论文基于ROF技术的高天线系统应用.PDF

中国月期刊咨询网 通信工程论文基于ROF技术的高天线系统应用 【摘要】基于ROF技术的高天线系统在通信领域的应用是一种有效且低成本的解决方法，首先介绍了该系统的组成， 并通过菲涅尔绕射理论说明了其工作原理，然后分析了高天线系统在通信领域的应用，介绍了目前高天线系统通过小 型系留飞行器承载升空及利用光纤拉远拉高的两种典型应用方式，并列举山区升空试验数据来说明高天线系统在不同 工作频段对增加通信距离的作用，减少了通信盲区。 【关键词】光纤承载射频技术,高天线系统,增大通信距离,通信工程论文 1引言 当今国际微波毫米波学术界的一个研究热点。微波光子学研究的快速发展，极大地推动了ROF技术的应用进程，其中 基于ROF技术的高天线系统在通信领域的应用是一种有效且低成本的解决方法。通过升高天线的方法，利用光纤连接 电台和天线，实现在多个地面站（台）之间通信，具有超视距、大区域、容量大、机动灵活、组网方便和对地形地貌 依赖弱等特点。 2高天线系统介绍 2.1ROF技术 ROF技术是应高速大容量无线通信需求发展起来的将光纤通信和无线通信结合起来的无线接入技术。基于ROF技术， 利用光纤将电台和天线之间的距离拉开，一方面可保证电台设备的隐蔽性及安全性，另一方面在无需升高电台设备的 条件下，通过升高天线来扩大通信覆盖范围。 2.2高天线系统的组成、原理及主要指标 高天线系统主要由电台接口单元（RIU）、天线接口单元（AIU）、射频功率放大器（HPA）、光缆、射频同轴电缆 、天线等组成。工作原理是：RIU将射频同轴电缆送过来的电台射频信号变换为光信号，光信号通过光缆传输到AIU ，由AIU将光信号恢复为射频信号，然后通过同轴电缆送入HPA进行射频信号的放大，放大后的射频信号由射频同轴 电缆传送到天线，并由天线发送出去。如图1所示： 图1高天线系统设备组成及工作原理 由于光缆的传输损耗要比射频同轴电缆小得多，经过RIU转换的光信号可以通过光缆传输到近十公里处的AIU。在高 天线系统中，拉远拉高的是轻量化的AIU、HPA和天线，而RIU则与电台配置在一起，实现了电台与天线的分离。 高天线系统的主要指标： 拉远距离：光缆10km，复合光缆3km； 超轻型光电复合光缆单位重量：11g/m； 射频工作频率：30MHz～3GHz（按基站分段）。 2.3机理分析 在实际情况下，除了考虑在自由空间中的视距传输损耗外，还应考虑各种障碍物对电波传输引起的损耗，通常将这种 损耗称为绕射损耗。下面以山区通信为例来说明ROF高天线系统扩大通信覆盖范围的机理。电波受山体遮挡，传播损 耗明显增加，损耗值与山的高度、天线高度、电台与山体之间的距离等都有关系，具体影响可根据菲涅尔绕射理论计 算，如图2所示： 图2山体与菲涅尔余隙 图中x称为菲涅尔余隙，d表示通信距离。依据菲涅尔绕射理论：菲涅尔余隙和第一菲涅尔截面半径x1的比值x/x1大于 中国月期刊咨询网 0.5时，山体引起的附加损耗约为0dB，障碍物对直射波的传播基本没有影响，可以忽略；当x=0时，即直射线从山顶 相切而过时，附加损耗为6dB；当x0，即直射线低于山顶时，损耗急剧增加。 x1和d的计算公式为： （1） （2） 通过上述分析可见，若将天线升高至接近山高或直接架设在山顶上，可以明显减少山体对电波传播的损耗，增大山区 通信设备的通信覆盖范围，提高通信系统的整体效能。 2.4光电复合光缆 光电复合光缆是一种由光缆和供电电缆结合而成的复合光缆。由于高天线系统中的天线接口单元和功放所消耗的能量 比电台本身小得多，所需的电流小，因此复合光缆可以做得相对轻便，使整个高天线系统轻量化，达到小型系留升空 平台（例如系留气球或四旋翼飞机等）载重轻的要求。当在大型活动或者遭遇突发事件需应急通信时，可借助小型系 留升空平台承载高天线系统进行通信，而从地面向空中供电的方式可以保证系留平台长时间停留在空中工作。光电复 合光缆也适用于天线拉远使用，当天线端不方便取电时，可通过光电复合光缆从电台端为天线端设备供电。 3高天线系统应用 3.1高天线系统山顶架高应用 把ROF高天线放置在基站附近的山顶，实现基站与天线的分离，这种应用的好处是：变非视距通信为视距通信；扩大 通信覆盖范围，减少基站数量；减少山体、树林遮挡造成的通信盲区；天线与基站分离，远端设备可无人值守；机房 或山下供电，可长时间工作。 （1）单基站应用 山顶架设高天线系统的单