微波光子晶体天线技术

对微波天线总的要求是：天线增益高，与馈线匹配良好、波道间寄生耦合小，由于微波天线都采用面式天线，所以还应使天线具有一定的抗风强度并有防冰雪的措施。微波天线的主要电气指标有如下几个方面：

① 天线增益

微波通信中使用的面式天线，增益可用下式计算：

式中：A为天线的口面面积；l为波长；η_A为口面利用系数。

当口面场同相等幅时，η_A =1；一般情况下，η_A在0.4～0.6之间。对于工作频率为4GHz，站距为50km的微波中继通信线路，常用直径为3.2m至4m天线，其增益G_db =40左右，口面越大，增益越高。

② 对主瓣宽度的要求

在视距微波通信线路中，天线增益过高将使主瓣张角过小，当气象条件变化时，传播方向就要改变，大风又能引起天线摆动，这都会降低天线在通信方向的实际增益。因此，不能认为主瓣张角越小越好，一般应要求1°～2°左右。

③ 天线与馈线应匹配良好

在整个工作频段内，要求天线与馈线应匹配连接，否则将造成反射，进而造成线路噪声。

④ 交叉极化去耦

在采用双极化的微波天线中，由于天线本身结构的不均匀性及不对称，不同极化波(即垂直极化波和水平极化波)可在天线中互相耦合，互为干扰，分别成为与之正交的主极化波的寄生波，设此寄生波功率为P_X则天线的交叉极化去耦度为：

式中：P₀为主极化波功率；P_X为与主极化波正交的寄生极化波功率，通常要求微波天线在主瓣宽度内的X值不小于30dB。

⑤ 天线防卫度

所谓天线防卫度是指天线在最大辐射方向上对从其他方向来的干扰电波的衰耗能力。在微波线路中，由于采用二频制，所以在同一微波站中，两个方向的接收机采用同一频率，如图3所示。

天线防卫度主要包括下面几个指标：

① 反向防卫度

在图3中，第1号天线能从背后收到由第5号天线发来的信号f₁；而第6号天线也能收到由第2号天线向背后发来的信号f₂。前者称为接收天线的前对背耦合，后者称为发射天线的前对背耦合。因此，要求天线在最大辐射方向的增益系数G₀大大超过反方向的增益系数G_反。它们的比值称为反向防卫度(或称为反向衰减)。通常要求偏离主辐射方向180°±45°之间，反向防卫度大于65dB。

② 边对边去耦

从第2号天线发射的一部分能量泄漏到与它并排安装并且指向相同的第1号接收天线，如图15.8虚线箭头所示，这种耦合叫做边对边耦合。要求天线应对这种耦合具有足够的去耦度，通常应在80dB以上。

③ 背对背去耦

第2号天线发射的一部分能量泄漏到第3号天线；或者第4号天线的一部分能量泄漏到第1号天线。在图3中由虚线箭头示出，这种耦合叫做背对背耦合，天线对这种耦合也应具有足够的去耦度。