基于rof技术高天线系统应用探究

《基于rof技术高天线系统应用探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于ROF技术高天线系统应用探究　　【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1引言ROF（RadiooverFiber，光纤承载射频）技术用于无线通信、雷达、监视等领域，是微波光

2、子学的一个重要应用，也是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5ROF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

3、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

4、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）。52.3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

5、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x　　（1）用系留气球承载ROF高天线系统系留气球本身的成本低，气球的容积决定了承载能力和升空高度，通常最高可以升空至

6、上千米的高度，如图6所示：图6系留气球承载ROF高天线（2）用四旋翼飞行器承载ROF高天线5四旋翼飞行器能垂直起降，可设定在空中某一位置，对起降场地要求不高，使用成本比无人直升机要低得多。国内已有多家公司生产四旋翼飞行器，目前的四旋翼承载能力不高，通常承载ROF高天线后可升空至200m的高度。如图7所示：图7四旋翼承载ROF高天线4山区升空试验数据在通信链路上山体比高约为300m左右的典型山区，各选取100MHz（代表VHF波段）、600MHz（代表UHF波段）、2.4GHz（代表G波段）频段的通信设备在相同的发射功率下进行ROF高天

7、线升空试验。天线升高后，通信距离的改善与工作频段有关，表1为在山区不同工作频段下不同升空高度时的通信距离试验数据。从表1可以看出，VHF波段在比高以下天线的升高会带来通信距离的增加，这源于VHF波段具有一定的绕射能力，在天线升高至比高以下时即可有效地增大通信距离；而UHF波段和G段在比高以下，天线的升高并不会使通信距离有明显变化，这源于UHF波段和G波段缺少绕射能力，但当天线升高至比高或以上时，通信距离就明显增大。因此对于UHF波段和G波最有效的方法是升空高度高于比高，变非视距通信为视距通信。5小结5ROF技术在高天线系统上的应用实现

8、了通信设备与天线的分离，而天线的升空或拉远拉高应用很大程度地增加了通信距离、减少了通信盲区。轻型光电复合光缆的出现使得小型系留气球和四旋翼飞行器承载高天线系统成为可能，这样就大大降低了升空平台的整体成本，有利于基于ROF