空对地移动通信链路覆盖及天线设计研究

摘要

近年来，随着信息时代的到来，人们对无线通讯技术的要求越来越高，其中以手机为信息时代最典型的代表，现代人已经完全离不开手机，哪怕一分一秒。所以，手机信号覆盖范围的广泛性越来越重要，尤其是公众场合。现在，在中国，飞机就是信号覆盖不够完善的地方，所以现在对飞机进行信号覆盖是很有必要的。 本文针对这一应用热点，对空对地移动通信天线进行系统性的分析，然后从整体链路分析到局部天线设计。首先，根据ATG移动通信这个特殊的传播以及安装环境，把其通信链路分成地面基站端与飞机移动端。对于基站端，根据飞机飞行的特点，以当前应用比较广泛的固定波束天线，把网络覆盖方式分为全空间覆盖与航线覆盖。同时，由于每个基站覆盖面积较大，所以基站的建立采用分扇区覆盖方式，针对分扇区覆盖先从理论上以天线元形式分析其理论上的可能性。对于机载移动端，参考地面端进行网络覆盖讨论，同时针对其特殊性做出一定的分析。然后综合考虑ATG移动通信系统的特殊性，以及当前基站天线的发展，选择最符合当前情况下的ATG移动通信天线的覆盖方案，为后面天线的设计做铺垫。随后，为以后智能天线在ATG移动通信系统中的应用做了一些理论探讨。 本文对于地对空移动通信的基站端天线，采用天线的形式参考于地面通信基站，采用正负 45 度双极化天线，以单个天线实现 ATG 移动通信覆盖，并考虑以此组阵，实现高增益等。而对于机载端，考虑飞机的空气动力学，要求尽量简单与小型化，同时也讨论了不同安装位置对机载天线的增益与波束宽度的影响，以选择出最合适的的安装位置。最后用两端天线的波束宽度、增益以及发射功率验证前面选定的分扇区覆盖方案。

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