[发明专利]双天线增益合成提升机载超短波通信距离的方法

说明书

本发明公开的一种双天线增益合成提升机载超短波通信距离的方法，旨在提供一种能够改善天线方向图特性，提升超短波通信距离的方法。本发明通过下述技术方案予以实现：在机载平台的机背、机腹各安装一付跟空间分集技术天线配置保持一致的超短波天线，机背安装一付超短波上天线、机腹安装一付超短波下天线，通过射频前端收发组件，两付天线并为一路进入功能链路，实现波束合成；其中，分别安装于机载平台机背的顶部及机腹底部的超短波上天线、下天线，通过射频前端收发组件对两付天线进行调相控制，将两付超短波天线的三维方向图上翘及下翘的主波束进行波束合成，两付天线合成后的波束指向水平面，利用双天线增益合成技术提升机载超短波通信距离。

技术领域

本发明涉及天线技术领域,更具体的是涉及一种可应用于机载超短波通信功能中提升通信距离的方法。

背景技术

超短波通信是在108-400MHz上，利用超短波频段的无线电波进行视距传送信息的无线电通信。超短波亦称甚高频(VHF)波、米波，频率从30兆赫至300M赫的无线电波，传插频带宽，短距离传播依靠电磁的辐射特性。与短波传播不同，无电离层反射，而是依靠电离层散射来实现远距离传播。超短波电离层传播有散射传播和透射传播两种主要形式。它的波长在0.75-3m之间，所以也称为米波通信。超短波传播主要靠空间波直线传播，也有一定的绕射能力，但随着波长的缩短，绕射能力越来越微弱，因此在这一波段中的通信主要是视距范围内空/空、空/地话音和数据的传输。超短波通信主要靠空间直射波，在低空大气层作视距传播。象光线一样，传播距离不仅受视距的限制，还要受高山和高大建筑物的影响。因此，要求天线架高一些，以便增加视线距离。超短波传播方式只有有限的绕射能力，无线电波有绕过它所碰到的障碍继续传播的能力，这种绕过障碍的现象就叫做绕射。电波的绕射能力与其波长有关，波长越长，绕过能力越强。对长波来说，绕过能力很强，很高的山峰也能绕过去；但对超短波来说，地面上不大的凸起部分也会成为严重的障碍，当遇到障碍物时，电波的能量一部分为障碍物所吸收，造成损失；一部分即行反射；只有剩下的一小部分能够以较小的曲率绕过障碍物。因此，超短波的绕射能力远较长波为差，只有有限的绕射能力。同时，在障碍物的后面造成很大的阴影区(就是电波不能到达的地方)，所遭受的损失称为阴影损失。频率越高，绕射能力越差，所能绕过的障碍物也越小，阴影损失也越大。超短波传播是不受电离层影响的。但当气候变化时，信号的大小也产生变化，这就是衰落现象。近距离的衰落现象较少；在远距离，衰落现象就不可避免。衰落现象与频率有关，一般说来，频率越高，衰落现象越严重。本质上超短波频段的无线传输属于视距传输，视距是接收和发射两点之间处在可视范围之间，能互相“看见”的距离。这种传播方式的特点是：地面衰减大、无天波，信号基本上按直线传播；其频率传输特性上与短波有很大差别，由于频率较高，发射的天波一般将穿透电离层射向太空，而不能被电离层反射回地面，所以主要依靠空间直射波传播(只有有限的绕射能力)。受通信距离的限制,超短波容易出现通信中断的现象。超短波的通信距离决定于天线的增益、高度，发射机输出功率、接收机灵敏度、电磁环境及有无障碍物等因素影响。要想传播的更远，就必须依靠中继站转发、将其发射天线和接受天线都架设的足够高、增强收发设备性能。系统参数受发射机输出功率越强，发射信号的覆盖范围越大，通信距离也就越远；但发射功率也不能过大，发射功率过大不仅耗电，而且影响功放元器件的寿命，还会产生辐射污染。环境因素，环境因素主要有路径、树木的密度、周围环境的电磁干扰、建筑物、天气情况和地形差别以及地球曲率半径等，这些因素和其它一些参数直接影响信号的场强和覆盖范围，进而影响超短波通信距离。通讯距离近也将对飞行训练、飞行任务的执行带来较严重的影响，特别是执行重大任务时若不能正常通讯联络而受到影响将造成严重损失。机载超短波通信系统作为保障设备，是飞行拉距测试的重要保障手段，担负着传输数据、话音等重任。地空通信距离是重要的系统指标，关系到能否对一些远距离飞行拉距测试进行正常保障。目前工程上计算通信距离采用的都是理想情况下的估算值，在实际中还要对电波传播衰减因素、设备使用环境以及平台飞行姿态等进行分析。数字通信方式时是在定误码率条件下，系统所能达到的通信距离；模拟话音通信时是在一定语音可懂度条件下系统所能达到的通信距离。由此可知判断通信距离指标达标的判据是在定通信距离下误码率或语音可懂度能否达标。导致误码率或语音可懂度不达标有两种情况：第一种是通信信道带内受到强干扰，第二种是发射机到达接收机的接收电平低于接收灵敏度电平。超短波通信的天线波束较宽，进行地空通信时，接收机除接收来自发信机的直射波外，还会接收到从地面经不同反射(漫反射或镜面反射)来的幅度与相位各不相同的反射波。大气层运动使其中不同部分的折射率变化而引起电磁波的聚焦和扩散，造成传播路径不同。多径衰落是个随机过程，它还与天线的形状、安装位置、安装方式有关。当未采取抗多径衰落措施时，多径衰落储备余量一般在5dB～15dB；对于无遮蔽的情况，典型的衰落储备余量为6dB。在实际地空通信中，飞行平台不可能保证平稳飞行，会受到诸如气流等因素的干扰而出现颠簸摇摆现象，这有可能会影响天线以及造成平台遮挡影响通信效果。在地空通信时，飞机转弯过程中可能出现地空天线主瓣对不准的情况，另外在飞机转弯时还可能出现机载天线被飞机侧翼遮挡的情况。超短波地空通信系统由于飞机的高速运动会产生多普勒频移。多普勒效应使得信号载波频率发生偏移，如果两个信号的发射频率间隔不够大(小于最大可能的多普勒频移)，则接收端会产生相互干扰；同时，它也使载波偏离接收机滤波器中心频率从而使输出信号幅度下降，而且在信号一个码元的持续时间内有较大的相位误差。短波通信靠天吃饭不同短波频率、不同时间、不同天气产生不同的电离层对短波通信的信号反射会有不同的影响。影响超短波电台通讯距离有多方面原因，主要原因有以下几个方面：机载电台功率小，正常情况下能满足通讯的需求。