微波天線分類及選型Microwave Antennas Classifications

　　微波天線可以從多個角度分類，本文旨在從業界常規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界認可的分類方式是頻段和天線大小，天線生產廠家也基本以此來定義各自的產品編碼（Product Number）。表4是通宇通訊股份有限公司產品頻段和尺寸對應表格（其中綠色，淺綠和紅色分別代表2011－2013不同年度發布的產品），表5是各個頻率的頻帶定義。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，這主要是因為大口徑天線一般用于遠距離的微波傳輸，隨著頻率增高空間損耗變的難以體現大口徑高增益的優勢，另外頻率越高波束寬度越窄，太高頻率的大口徑天線也會使得鏈路對調成為問題。另外，傳統微波天線大概有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部分頻點含有窄頻和寬頻兩種規格。

　　表5微波天線頻率列表

　　3.2按照極化分類According to Polarization

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

　　3.3按照性能級別分類According to Level of Performance

　　根據天線方向圖保羅特性及2.1中描述的天線性能參數不同，不同國家制定了不同的標準用以描述微波天線級別和差異。其中最常見的是歐洲電信標準協會 ETSI標準，美國聯邦通訊委員會FCC標準，巴西國家電信局ANATEL標準，澳大利亞通訊與媒體管理局ACMA標準，和加拿大工業部IC標準。業界中最為常用的是ETSI標準，它針對點對點天線輻射包絡圖的高低制定了Class1－Class4級別。目前市場上暢銷的點對點微波天線屬于Class 2－3級別，而Class 4天線具備更高的前后比及RPE要求，已經成為各大廠家積極開發的下一代產品。圖4－圖5是通宇通訊股份有限公司開發的Class3（簡稱C3）和 Class4（簡稱C4）天線方向輻射圖測試結果。可以看出天線要滿足這些國際標準，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，用戶可以部署更多數量的微波天線。

　　當然不同的標準也會有不同的級別劃分方式，例如FCC，IC或ACMA分別有A和B兩個等級。天線廠家針對不同的市場，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品，滿足ETSI Class 3和FCC級別的天線采用了超高性能天線代碼‘U’，滿足ETSI Class 4級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按照應用場景分類According to Application Scenarios

　　微波天線的應用場景分為電場景和環境場景兩種。其中電場景是指微波天線在搭建無線電鏈路的場合，其分為點對點（p2p）微波天線和點對多點（p2mp）微波天線兩種。由于其使用場合不同，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對單點傳輸的微波天線，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。而用于多點覆蓋的微波天線其特性類似常規的基站天線，目的是在大角度范圍內實現信號播報，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。

　　按照環境場景來講，微波天線主要分為普通天線，高抗腐天線和高抗風天線三種。后兩種主要是針對特殊的應用場所例如高煙霧腐蝕的海邊或颶風高發區域，需要做特殊的高抗腐表面處理或結構加強件設計。

　　3.5按照Radio接口分類According to Radio Interface Types

　　在一個完整的微波鏈路通信系統，比天線更為重要的是室外有源無線發射接受機，也被稱為Radio.天線廠家為了能夠讓自己的產品匹配不同廠家的 Radio，往往為它們配備了特殊的結構連接件或天線匹配過渡單元。用戶在采購天線的時候，也往往針對不同的Radio種類對天線進行分類。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，對于天線性能來說，由于大多數部件是共用件，天線的性能一般被認為不以接口方式的改變而改變。