無(wú)線鏈路部署中如何改善天線對(duì)準(zhǔn)？

天線對(duì)準(zhǔn)是無(wú)線鏈路部署中不可忽視的一部分，否則性能將受到影響，但業(yè)內(nèi)許多人卻對(duì)正確校準(zhǔn)無(wú)線電的細(xì)節(jié)缺乏了解，未進(jìn)行天線對(duì)準(zhǔn)可能會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失和性能降低。

成功的天線對(duì)準(zhǔn)操作往往也會(huì)比較復(fù)雜，現(xiàn)有的很多測(cè)量工具不足以解決這一問(wèn)題，同時(shí)，即使對(duì)無(wú)線電信號(hào)傳播和接收的理論有了很好的理解，也需要考慮現(xiàn)有解決方案的精確、效率和成本效益。

天線對(duì)準(zhǔn)理論基礎(chǔ)

確保正確的天線對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)備工作從確立目標(biāo)開(kāi)始，為了避免手動(dòng)計(jì)算，用戶只需在路徑計(jì)算器應(yīng)用程序中輸入鏈路設(shè)計(jì)的已知信息，例如，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)坐標(biāo)、天線的高度、傳輸信號(hào)的頻率、天線直徑、發(fā)射機(jī)功率和工作模式等。

輸入所有參數(shù)后，計(jì)算接收信號(hào)電平（dBm），得到的結(jié)果就是天線對(duì)齊時(shí)要達(dá)到的閾值，其中，沿信號(hào)路徑可能發(fā)生的額外損耗可以添加到路徑計(jì)算器中。通常，天線對(duì)準(zhǔn)期間的信號(hào)電平目標(biāo)值將在計(jì)算值的+/-3dB范圍內(nèi)。

測(cè)試發(fā)射機(jī)

當(dāng)鏈路未安裝時(shí)，工作人員應(yīng)檢查發(fā)射機(jī)參數(shù)是否是符合預(yù)期的，虹科Spectrum Compact手持式頻譜分析儀可以進(jìn)行這些測(cè)量，功能足以在部署前有效地測(cè)試設(shè)備。

在將虹科Spectrum Compact手持式頻譜分析儀連接到發(fā)射機(jī)之前要確保使用了外部衰減器，因?yàn)槭怯糜谶h(yuǎn)距離信號(hào)，在沒(méi)有適當(dāng)衰減的情況下可能會(huì)損壞分析儀的硬件。一旦衰減設(shè)置正確，就可以進(jìn)行故障排除。設(shè)置預(yù)期的中心頻率和頻率范圍，如果工作正常，信號(hào)將出現(xiàn)在頻譜儀顯示屏上。在找到信號(hào)后，需要檢查：

• 信號(hào)的形式是否符合規(guī)定的需求：它是對(duì)稱(chēng)的嗎？是否有任何尖峰或缺口？
• 信號(hào)電平與發(fā)射機(jī)功率是否一致（考慮衰減造成的差異）
• 信號(hào)的帶寬是否對(duì)應(yīng)于預(yù)期值

如果任何參數(shù)不符合要求，則需要進(jìn)行進(jìn)一步檢查。通過(guò)使用虹科Spectrum Compact手持式頻譜儀，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員可以在幾秒鐘內(nèi)獲取所有這些信息，同時(shí)保存測(cè)量數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)天線時(shí)，可以將這些數(shù)據(jù)用作比較。

天線對(duì)準(zhǔn)

一旦發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都安裝在預(yù)期位置，就可以開(kāi)始進(jìn)行校準(zhǔn)了，如果天線需要在沒(méi)有發(fā)射機(jī)的情況下進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，工作人員可以使用虹科HK-SG compact信號(hào)發(fā)生器，該發(fā)生器可以以所需頻率產(chǎn)生連續(xù)波（CW）信號(hào)。

以下是確保天線精確對(duì)準(zhǔn)的五個(gè)技巧：

• 確保在鏈路的每一端安排一個(gè)工作團(tuán)隊(duì)來(lái)進(jìn)行操作，接收端團(tuán)隊(duì)將使用虹科Spectrum Compact手持式頻譜儀并向位于發(fā)射端的團(tuán)隊(duì)發(fā)出指示；
• 每次只在鏈路的一側(cè)執(zhí)行調(diào)整，讓兩端同時(shí)進(jìn)行調(diào)整會(huì)導(dǎo)致過(guò)程混亂，需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間；
• 校準(zhǔn)開(kāi)始時(shí)應(yīng)在發(fā)射機(jī)上禁用ACM和ATPC，在達(dá)到計(jì)算的信號(hào)值時(shí)，用戶可以再次啟用；
• 如果定位信號(hào)有困難，用戶可以首先對(duì)齊天線，同時(shí)使用最小調(diào)制和帶寬的發(fā)射機(jī)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)最大發(fā)射功率。初始配置完成后，設(shè)置所需配置，并繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)一步校準(zhǔn)；
• 在開(kāi)始校準(zhǔn)之前讓天線極化達(dá)成一致。如果Rx水平仍然很低，請(qǐng)仔細(xì)檢查兩端的極化情況，不正確極化可能會(huì)有20-30dB或更大的信號(hào)損失。

天線對(duì)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)部分可被分為初始粗對(duì)準(zhǔn)和進(jìn)一步微調(diào)兩個(gè)階段：

天線粗對(duì)準(zhǔn)

粗略的天線對(duì)準(zhǔn)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是讓天線彼此面對(duì)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)必須有清晰的視線，無(wú)線電信號(hào)傳播的60%取決于第一菲涅耳區(qū)，菲涅耳區(qū)是一個(gè)橢圓形區(qū)域，緊鄰可視路徑，它的寬度取決于信號(hào)路徑的長(zhǎng)度和信號(hào)的頻率，如果物體離信號(hào)路徑太近，則會(huì)降低無(wú)線電信號(hào)強(qiáng)度，使之無(wú)法達(dá)到所需的Rx水平。

建議從垂直對(duì)齊開(kāi)始。使用水平工具，將兩個(gè)天線垂直時(shí)設(shè)置為初始位置，這里通常需要具有窄波束寬度的大直徑天線。在天線設(shè)置為相同的垂直水平后，再繼續(xù)進(jìn)行水平對(duì)齊，首先，使用指南針或GPS設(shè)置天線正確的方位角（注意真方位角和磁方位角之間的差異）。使用指南針時(shí)，請(qǐng)注意大型金屬結(jié)構(gòu)，這可能會(huì)影響指南針讀數(shù)。

在校準(zhǔn)天線后，用戶應(yīng)該能夠在連接到天線的虹科Spectrum Compact手持式頻譜儀設(shè)備的鏈路接收端捕獲到信號(hào)，檢查以確保信號(hào)的中心頻率和帶寬與傳輸端所設(shè)置的一致，在此之后就可以進(jìn)行精細(xì)校準(zhǔn)。

天線精細(xì)對(duì)準(zhǔn)

天線的輻射方向圖描述了天線如何在空間上傳輸信號(hào)，從輻射模式來(lái)看，信號(hào)以多個(gè)路徑（方向）傳播，稱(chēng)為波瓣，波瓣代表了輻射信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最大值時(shí)的輻射模式角度和方向，由“零點(diǎn)”分隔，即輻射降至零時(shí)的角度。

每個(gè)天線都有一個(gè)主瓣和幾個(gè)副瓣，主瓣和第一副瓣之間的信號(hào)電平差通常在20dB左右，這取決于天線的大小、頻率等。低頻范圍內(nèi)的小型天線通常具有較強(qiáng)的旁瓣，這有時(shí)會(huì)導(dǎo)致安裝人員將天線對(duì)準(zhǔn)的是旁瓣，而不是主瓣。

當(dāng)正面分析信號(hào)時(shí)，信號(hào)到達(dá)的模式由同心圓組成，主光束位于中心，每下一個(gè)波瓣是一個(gè)直徑逐漸增大的圓，由信號(hào)的零點(diǎn)隔開(kāi)。

當(dāng)執(zhí)行天線掃描并找到初始信號(hào)時(shí)，安裝人員通常會(huì)使用第一個(gè)信號(hào)，如果這個(gè)初始信號(hào)恰好是一個(gè)旁瓣，天線與其對(duì)齊就會(huì)導(dǎo)致鏈路性能不佳。

精確的天線對(duì)準(zhǔn)可以通過(guò)兩種虹科Spectrum Compact功能實(shí)現(xiàn)——“最大保持（MAX Hold）”和“帶內(nèi)功率（Power in Band）”，每個(gè)天線都可以進(jìn)一步細(xì)分為接收機(jī)和發(fā)射機(jī)天線的對(duì)準(zhǔn)。

最大保持（MAX Hold）

為了找到主信號(hào)，工作人員將使用連接在接收器上的虹科Spectrum Compact設(shè)備進(jìn)行天線掃描?！白畲蟊３郑∕AX Hold）”保存通過(guò)一系列測(cè)量獲得的最大信號(hào)電平。圖中表示在一系列測(cè)量期間達(dá)到的最大信號(hào)電平，一旦無(wú)法再將信號(hào)電平提高到更高的水平，就可以復(fù)制所需的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將天線固定在該位置。

通過(guò)上下移動(dòng)接收側(cè)的天線來(lái)進(jìn)行垂直掃描，從最上面的位置移動(dòng)天線，以避免天線與地面反射的信號(hào)意外對(duì)齊。將天線固定在顯示出最高信號(hào)電平的方向上，實(shí)際信號(hào)電平必須與“最大保持（MAX Hold）”記錄的最大信號(hào)電平相匹配。

下一步在水平方向上執(zhí)行相同的步驟，同樣使用“最大保持（MAX Hold）”得到最大基準(zhǔn)，然后調(diào)整天線。當(dāng)在第一根天線對(duì)準(zhǔn)中獲得最高信號(hào)電平時(shí)，根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)對(duì)第二根天線重復(fù)相同的步驟來(lái)開(kāi)始天線對(duì)準(zhǔn)。

帶內(nèi)功率（Power in Band）

在確定第二根天線上的最高信號(hào)電平后，禁用“最大保持（MAX Hold）”并啟用“帶內(nèi)功率（Power in Band）”，該功能將根據(jù)信道帶寬指示實(shí)際接收信號(hào)電平。必須確保在“帶內(nèi)功率（Power in Band）”模式下設(shè)置正確的接收頻率和信道帶寬。

目標(biāo)是讓圖中左上角的淺藍(lán)色數(shù)字達(dá)到可能的最高值，可以重復(fù)“最大保持（MAX Hold）”校準(zhǔn)期間執(zhí)行的步驟：

• 接收機(jī)天線對(duì)準(zhǔn)：先垂直，然后水平
• 發(fā)射機(jī)天線對(duì)準(zhǔn)：先垂直，然后水平

通過(guò)這種方法，用戶能夠以+/-3dBm的精度達(dá)到最大計(jì)算信號(hào)電平。

信號(hào)分析

可以在收集所有測(cè)量數(shù)據(jù)后進(jìn)行信號(hào)分析，第一步是檢查頻譜圖中顯示的信號(hào)形狀，將信號(hào)頻譜曲線進(jìn)行保存，以便之后能夠更好地處理鏈路數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)潛在問(wèn)題。

如果信號(hào)形狀損壞或信號(hào)頂部呈“波浪狀”，則應(yīng)進(jìn)行故障排除?？赡苁翘炀€與反射信號(hào)對(duì)齊，也可能是反射平面造成的干擾。為避免這種情況，請(qǐng)始終從最上面的位置開(kāi)始垂直對(duì)齊掃描，天線一開(kāi)始就應(yīng)該對(duì)準(zhǔn)“天空”。如果天線與反射信號(hào)對(duì)齊，信號(hào)形狀將是“波浪形”的，并且可能會(huì)波動(dòng)，這些影響在虹科Spectrum Compact手持式頻譜儀上很容易檢測(cè)到。

如果在垂直掃描期間出現(xiàn)兩個(gè)近似相等的信號(hào)峰值，則最有可能在當(dāng)前可調(diào)平面中發(fā)現(xiàn)旁瓣，選擇其中一個(gè)峰值對(duì)齊可能會(huì)導(dǎo)致整體對(duì)齊結(jié)果不正確。應(yīng)瞄準(zhǔn)這兩個(gè)峰值之間的中間位置，將對(duì)準(zhǔn)平面切換到水平面并進(jìn)行掃描，在水平面上找到主信號(hào)后，返回垂直面，繼續(xù)對(duì)準(zhǔn)。

注意：要實(shí)現(xiàn)精確對(duì)準(zhǔn)，必須考慮要對(duì)準(zhǔn)的天線類(lèi)型：

• 尺寸高達(dá)1.2米的天線具有更寬的主波束和更明顯的旁瓣
• 增益較高的較大天線的主波束較窄，相關(guān)旁瓣較小

如果捕獲微弱信號(hào)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，請(qǐng)使用不同的設(shè)置。將虹科Spectrum Compact喇叭天線連接到虹科Spectrum Compact頻譜分析儀上，喇叭天線具有更寬的波束寬度，可以更快地“捕捉”信號(hào)。檢測(cè)到信號(hào)后，再將大天線對(duì)準(zhǔn)喇叭天線的同一方向。