微波定向天线对准实现方法

2011-06-13李海涛张建忠

无线电工程 2011年3期

李海涛,李燕,张建忠

(1.大连海军91550部队,辽宁大连610023;

2.中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081)

0 引言

在微波通信中往往采用定向天线,保证微波通信的可靠性,由于定向天线波束角较窄,天线对准是比较困难的一个问题。目前国际上对定向天线的对准除了采用传统的计算方位角和俯仰角然后根据罗盘指向对准天线外,还利用全向天线辅助方法进行天线对准,但都没有给出工程上具体如何实现天线对准。在此主要提出在已知通信双方经纬度情况下和不知道对方经纬度仅知道双方大致方位下具体如何实现天线对准的工程方法,对微波通信天线对准的工程实现具有指导意义。

1 通信双方距离和方位角的计算

1.1 借助于计算公式编程计算

根据经纬度,可以计算通信双方之间的通信距离和方位角的指向。

设两站分别为甲站和乙站,A为甲站的维度,B为甲站的经度,C为乙站的维度,D为乙站的经度。计算公式如下:

式中,d为通信距离;φa为方位角。以下程序适用于全球,不仅仅局限于东经和北纬地区。

MATLAB参考程序如下:

A1=input(′INPUT A STATION LATITUDE deg PLEASE,if south add″-″sign′)

A2=input(′INPUT A STATION LATITUDE min PLEASE if south add″-″sign′)

A=(A1+A2/60)*(pi/180);

B1=input(′INPUT A STATION LONGTITUDE deg PLEASEif west add″-″sign′)

B2=input(′INPUT A STATION LONGTITUDE min PLEASE if west add″-″sign′)

B=(B1+B2/60)*(pi/180);

C1=input(′INPUT B STATION LATITUDE deg PLEASE if south add″-″sign′)

C2=input(′INPUT B STATION LATITUDE min PLEASE if south add″-″sign′)

C=(C1+C2/60)*(pi/180);

D1=input(′INPUT B STATION LONGTITUDE deg PLEASEif west add″-″sign′)

D2=input(′INPUT B STATION LONGTITUDE min PLEASE if west add″-″sign′)

D=(D1+D2/60)*(pi/180);

d=111.12*(acos(sin(A)*sin(C)+cos(A)*cos(C)*cos(D-B)))*(180/pi)

d1=d*(pi/180);

if D＞B

Ia=(acos(((sin(C)-sin(A)*cos(d1/111.12))./sin(d1/111.12))*cos(A))*(180/pi)) %甲站方位角

Ib=360-acos((sin(A)-sin(C)*cos(d1/111.12))/sin(d1/111.12)*cos(C))*(180/pi) %乙站方位角

else

Ia=360-(acos(((sin(C)-sin(A)*cos(d1/111.12))./sin(d1/111.12))*cos(A))*(180/pi)) %甲站方位角

Ib=acos((sin(A)-sin(C)*cos(d1/111.12))/sin(d1/111.12)*cos(C))*(180/pi) %乙站方位角end

1.2 借助于FransonCoordTrans软件计算

该软件可在互联网上下载,但有效期一个月后需要注册付费使用。

该软件采用可视界面,操作简单直观。除了具有多个经纬度坐标系之间转换功能外,可方便计算全球任意两点的通信距离和方位角。计算时通常采用WGS84坐标系,这与目前使用的GPS坐标系相符,容易操作。通过输入两端经纬度数值、并界面选择东西经和南北纬即可方便得到2个站点的通信距离和通信方位角。2个站点在世界地图中的位置也可以在界面下方的简易google地图上显示出来。

1.3 磁偏角的修正

在开通过程中,通常通过磁罗盘或电子罗盘依据计算出的天线方位角调整定向天线,罗盘指定的方位角由于磁偏角的存在会存在偏差,因此需要根据磁偏角正负对天线对准角度进行修正,以保证天线角度的准确调整,其具体做法是向西减磁偏角向东加磁偏角。世界各地的磁偏角是不一样,还需要查阅当地的磁偏角数值,下面给出国内几个典型地区城市的磁偏角值。