電磁波傳播及天線(xiàn)

1、14.4 電磁波傳播與天線(xiàn)電磁波傳播與天線(xiàn) 231、 電磁波的電磁波的輻射輻射4 無(wú)線(xiàn)電波是一種能量傳輸形式，在傳播過(guò)程中，電場(chǎng)和磁無(wú)線(xiàn)電波是一種能量傳輸形式，在傳播過(guò)程中，電場(chǎng)和磁 場(chǎng)在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳播方向。場(chǎng)在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳播方向?；靖拍罨靖拍?基本概念基本概念 2 2、 電磁波相角電磁波相角 無(wú)線(xiàn)電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變無(wú)線(xiàn)電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電波的極化。無(wú)線(xiàn)電波的電場(chǎng)方向化的，這種現(xiàn)象稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電波的極化。無(wú)線(xiàn)電波的電場(chǎng)方向稱(chēng)為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂

2、直于地面，我稱(chēng)為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我們就稱(chēng)它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，們就稱(chēng)它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱(chēng)它為水平極化波則稱(chēng)它為水平極化波。6基本概念基本概念 3 3、波陣面波陣面 無(wú)線(xiàn)電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變無(wú)線(xiàn)電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電波的極化。無(wú)線(xiàn)電波的電場(chǎng)方向化的，這種現(xiàn)象稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電波的極化。無(wú)線(xiàn)電波的電場(chǎng)方向稱(chēng)為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我稱(chēng)為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我們就稱(chēng)它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地

3、面平行，們就稱(chēng)它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱(chēng)它為水平極化波則稱(chēng)它為水平極化波。7基本概念基本概念 4 4、無(wú)線(xiàn)電波的極化無(wú)線(xiàn)電波的極化 無(wú)線(xiàn)電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變無(wú)線(xiàn)電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電波的極化。無(wú)線(xiàn)電波的電場(chǎng)方向化的，這種現(xiàn)象稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電波的極化。無(wú)線(xiàn)電波的電場(chǎng)方向稱(chēng)為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我稱(chēng)為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我們就稱(chēng)它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，們就稱(chēng)它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱(chēng)它為水平極化波則稱(chēng)它為水平極

4、化波。8 該關(guān)系可用式該關(guān)系可用式 / / 表示，其中為速度，單位為米表示，其中為速度，單位為米/ /秒；為秒；為頻率，單位為赫芝；頻率，單位為赫芝；為波長(zhǎng)，單位為米。為波長(zhǎng)，單位為米。 由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無(wú)線(xiàn)電波在不同的媒質(zhì)中傳播由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無(wú)線(xiàn)電波在不同的媒質(zhì)中傳播時(shí)，速度是不同的，因此波長(zhǎng)也不一樣。時(shí)，速度是不同的，因此波長(zhǎng)也不一樣。 我們通常使用的聚四氟乙烯型絕緣同軸射頻電纜其相對(duì)介電常數(shù)我們通常使用的聚四氟乙烯型絕緣同軸射頻電纜其相對(duì)介電常數(shù)約約為為2.12.1，因此，因此，/1.44 /1.44 ，/1.44 /1.44 。波長(zhǎng)波長(zhǎng) 5 5、無(wú)線(xiàn)電

5、波的波長(zhǎng)、頻率和傳播速度的關(guān)系無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)、頻率和傳播速度的關(guān)系基本概念基本概念9 無(wú)線(xiàn)電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無(wú)線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無(wú)線(xiàn)電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用公里秒表示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：公里秒表示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：/，式中式中為傳播媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)?？諝獾南鄬?duì)介電常數(shù)與為傳播媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)?？諝獾南鄬?duì)介電常數(shù)與真空的相對(duì)介電常數(shù)很接近，略大于。真空的相對(duì)介電常數(shù)很接近，略大于。 因此，無(wú)線(xiàn)電波在空因此，無(wú)線(xiàn)電波在空 氣中的傳播速度略小于光氣中的傳播速度略小于光 速，通常

6、我們就認(rèn)為它等速，通常我們就認(rèn)為它等 于光速。于光速?；靖拍罨靖拍?0 6 6、無(wú)線(xiàn)電波的傳播方式無(wú)線(xiàn)電波的傳播方式基本概念基本概念直射直射直射是無(wú)線(xiàn)電波在自由空間傳播的方式。直射是無(wú)線(xiàn)電波在自由空間傳播的方式。反射反射當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。反射常發(fā)生在地當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。反射常發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面。球表面、建筑物和墻壁表面。繞射繞射當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，就發(fā)生繞射。當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，就發(fā)生繞射。散射散射當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體，并且單位體積內(nèi)這種障

7、礙當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體，并且單位體積內(nèi)這種障礙物數(shù)目非常巨大時(shí)，就會(huì)發(fā)生散射。物數(shù)目非常巨大時(shí)，就會(huì)發(fā)生散射。11 6 6、電磁波傳播的方式電磁波傳播的方式基本概念基本概念(1) 地波地波 無(wú)線(xiàn)電波在空間的傳播方式主要有地波、天波和空間波無(wú)線(xiàn)電波在空間的傳播方式主要有地波、天波和空間波3 3種形式。種形式。地波是指沿地球表面繞射傳播的無(wú)線(xiàn)電波；天波是指靠高空（高地波是指沿地球表面繞射傳播的無(wú)線(xiàn)電波；天波是指靠高空（高度約度約100 km100 km左右）中的電離層的反射來(lái)傳播的無(wú)線(xiàn)電波；空間波左右）中的電離層的反射來(lái)傳播的無(wú)線(xiàn)電波；空間波是指在空間進(jìn)行直射傳播的無(wú)線(xiàn)電波。是指

8、在空間進(jìn)行直射傳播的無(wú)線(xiàn)電波。 通常，頻率低于通常，頻率低于3MHz3MHz的無(wú)線(xiàn)電波（如中波的無(wú)線(xiàn)電波（如中波MWMW廣播）主要是依靠廣播）主要是依靠地波來(lái)傳播；頻率在地波來(lái)傳播；頻率在3 330MHz30MHz的無(wú)線(xiàn)電波（如短波的無(wú)線(xiàn)電波（如短波SWSW廣播）主要廣播）主要是依靠天波來(lái)傳播；頻率在是依靠天波來(lái)傳播；頻率在30MHz30MHz以上的無(wú)線(xiàn)電波（如調(diào)頻以上的無(wú)線(xiàn)電波（如調(diào)頻FMFM廣播和電視廣播）主要是依靠空間波來(lái)傳播。廣播和電視廣播）主要是依靠空間波來(lái)傳播。 13 (2)(2)天天波波基本概念基本概念直射直射直射是無(wú)線(xiàn)電波在自由空間傳播的方式。直射是無(wú)線(xiàn)電波在自由空間傳播的方式

9、。反射反射當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。反射常發(fā)生在地當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。反射常發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面。球表面、建筑物和墻壁表面。繞射繞射當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，就發(fā)生繞射。當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，就發(fā)生繞射。散射散射當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體，并且單位體積內(nèi)這種障礙當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體，并且單位體積內(nèi)這種障礙物數(shù)目非常巨大時(shí)，就會(huì)發(fā)生散射。物數(shù)目非常巨大時(shí)，就會(huì)發(fā)生散射。14 (3)(3)空間空間波波基本概念基本概念直射直射直射是無(wú)線(xiàn)電波在自由空間傳播的方

10、式。直射是無(wú)線(xiàn)電波在自由空間傳播的方式。反射反射當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。反射常發(fā)生在地當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。反射常發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面。球表面、建筑物和墻壁表面。繞射繞射當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，就發(fā)生繞射。當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，就發(fā)生繞射。散射散射當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體，并且單位體積內(nèi)這種障礙當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體，并且單位體積內(nèi)這種障礙物數(shù)目非常巨大時(shí)，就會(huì)發(fā)生散射。物數(shù)目非常巨大時(shí)，就會(huì)發(fā)生散射。15 (4)(4)電磁波傳播特點(diǎn)電磁波傳播特點(diǎn)基

11、本概念基本概念直射直射直射是無(wú)線(xiàn)電波在自由空間傳播的方式。直射是無(wú)線(xiàn)電波在自由空間傳播的方式。反射反射當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。反射常發(fā)生在地當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。反射常發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面。球表面、建筑物和墻壁表面。繞射繞射當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，就發(fā)生繞射。當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，就發(fā)生繞射。散射散射當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體，并且單位體積內(nèi)這種障礙當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體，并且單位體積內(nèi)這種障礙物數(shù)目非常巨大時(shí)，就會(huì)發(fā)生散射。物數(shù)目非常巨大時(shí)，就會(huì)發(fā)生

12、散射。16 (5)(5)無(wú)線(xiàn)電波的傳播方式無(wú)線(xiàn)電波的傳播方式基本概念基本概念直射直射直射是無(wú)線(xiàn)電波在自由空間傳播的方式。直射是無(wú)線(xiàn)電波在自由空間傳播的方式。反射反射當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。反射常發(fā)生在地當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。反射常發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面。球表面、建筑物和墻壁表面。繞射繞射當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，就發(fā)生繞射。當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，就發(fā)生繞射。散射散射當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體，并且單位體積內(nèi)這種障礙當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體，并且單位體積內(nèi)這種

13、障礙物數(shù)目非常巨大時(shí)，就會(huì)發(fā)生散射。物數(shù)目非常巨大時(shí)，就會(huì)發(fā)生散射。17 超短波的傳播超短波的傳播基本概念基本概念 無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)不同，傳播特點(diǎn)也不完全相同。目前無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)不同，傳播特點(diǎn)也不完全相同。目前GSM和和CDMA移動(dòng)通信使用的頻段都屬于移動(dòng)通信使用的頻段都屬于UHF（特高頻）超（特高頻）超短波段，其高端屬于微波。短波段，其高端屬于微波。 超短波和微波的視距傳播超短波和微波的視距傳播 超短波和微波的頻率很高，波長(zhǎng)較短，它的地面波衰減很超短波和微波的頻率很高，波長(zhǎng)較短，它的地面波衰減很快。因此也不能依靠地面波作較遠(yuǎn)距離的傳播，它主要是由快。因此也不能依靠地面波作較遠(yuǎn)距離的傳播，它主要

14、是由空間波來(lái)傳播的。空間波一般只能沿直線(xiàn)方向傳播到直接可空間波來(lái)傳播的?？臻g波一般只能沿直線(xiàn)方向傳播到直接可見(jiàn)的地方。在直視距離內(nèi)超短波的傳播區(qū)域習(xí)慣上稱(chēng)為見(jiàn)的地方。在直視距離內(nèi)超短波的傳播區(qū)域習(xí)慣上稱(chēng)為“照照明區(qū)明區(qū)”。在直視距離內(nèi)超短波接收裝置才能穩(wěn)定地接收信號(hào)。在直視距離內(nèi)超短波接收裝置才能穩(wěn)定地接收信號(hào)。18 超短波和微波的視距傳播超短波和微波的視距傳播( (續(xù)上）續(xù)上）基本概念基本概念 直視距離和發(fā)射天線(xiàn)以及接收天線(xiàn)的高度有關(guān)系，并直視距離和發(fā)射天線(xiàn)以及接收天線(xiàn)的高度有關(guān)系，并受到地球曲率半徑的影響。由簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系式可知受到地球曲率半徑的影響。由簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系式可知: : AB A

15、B3.57(HT+HR)(3.57(HT+HR)(公里公里) ) 由于大氣層對(duì)超短波的折射作用，有效傳播直視距離由于大氣層對(duì)超短波的折射作用，有效傳播直視距離為為: AB: AB4.12 (HT+HR)(4.12 (HT+HR)(公里公里) )BARTRRO接收天線(xiàn)高HR發(fā)射天線(xiàn)高HT19 電波的多徑傳播電波的多徑傳播基本概念基本概念 電波除了直接傳播外，遇到障礙物，例如，山丘、森林、地面或樓電波除了直接傳播外，遇到障礙物，例如，山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物，還會(huì)產(chǎn)生反射。因此，到達(dá)接收天線(xiàn)的超短波不僅房等高大建筑物，還會(huì)產(chǎn)生反射。因此，到達(dá)接收天線(xiàn)的超短波不僅有直射波，還有反射波，這種

16、現(xiàn)象就叫多徑傳輸。有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象就叫多徑傳輸。 由于多途徑傳播使得信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)分布相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)很大；也由于多由于多途徑傳播使得信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)分布相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)很大；也由于多徑傳輸?shù)挠绊?，?huì)使電波的極化方向發(fā)生變化，因此，有的地方信號(hào)徑傳輸?shù)挠绊?，?huì)使電波的極化方向發(fā)生變化，因此，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)減弱。另外，不同的障礙物對(duì)電波的反場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)減弱。另外，不同的障礙物對(duì)電波的反射能力也不同。例如：鋼筋水泥建筑物對(duì)超短波的反射能力比磚墻強(qiáng)。射能力也不同。例如：鋼筋水泥建筑物對(duì)超短波的反射能力比磚墻強(qiáng)。我們應(yīng)盡量避免多徑傳輸效應(yīng)的影響。同時(shí)可采取空間分集或極

17、化分我們應(yīng)盡量避免多徑傳輸效應(yīng)的影響。同時(shí)可采取空間分集或極化分集的措施加以對(duì)應(yīng)。集的措施加以對(duì)應(yīng)。20 電波的多徑傳播電波的多徑傳播基本概念基本概念21 電波的繞射傳播電波的繞射傳播基本概念基本概念 電波在傳播途徑上遇到障礙物時(shí)，總是力圖繞過(guò)障礙物，再向前傳播。電波在傳播途徑上遇到障礙物時(shí)，總是力圖繞過(guò)障礙物，再向前傳播。這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。超短波的繞射能力較弱，在高大建筑物后面會(huì)這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。超短波的繞射能力較弱，在高大建筑物后面會(huì)形成所謂的形成所謂的“陰影區(qū)陰影區(qū)”。信號(hào)質(zhì)量受到影響的程度不僅和接收天線(xiàn)距建筑。信號(hào)質(zhì)量受到影響的程度不僅和接收天線(xiàn)距建筑物的距離及建筑物的高度

18、有關(guān)，還和頻率有關(guān)。例如一個(gè)建筑物的高度為物的距離及建筑物的高度有關(guān)，還和頻率有關(guān)。例如一個(gè)建筑物的高度為米，在距建筑物米處接收的信號(hào)質(zhì)量幾乎不受影響，但在距建米，在距建筑物米處接收的信號(hào)質(zhì)量幾乎不受影響，但在距建筑物米處，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)將比無(wú)高摟時(shí)明顯減弱。這時(shí)，如果接收筑物米處，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)將比無(wú)高摟時(shí)明顯減弱。這時(shí)，如果接收的是兆赫的電視信號(hào)，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)比無(wú)高摟時(shí)減弱的是兆赫的電視信號(hào)，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)比無(wú)高摟時(shí)減弱分貝，當(dāng)接收兆赫的電視信號(hào)時(shí)，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)將比無(wú)高摟時(shí)減弱分貝，當(dāng)接收兆赫的電視信號(hào)時(shí)，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)將比無(wú)高摟時(shí)減弱分貝。如果建筑物的高度增加到米時(shí)，則在距建筑物米分貝。如果建筑

19、物的高度增加到米時(shí)，則在距建筑物米以?xún)?nèi)，接收信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)都將受到影響，因而有不同程度的減弱。也就是說(shuō)，以?xún)?nèi)，接收信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)都將受到影響，因而有不同程度的減弱。也就是說(shuō)，頻率越高，建筑物越高、越近，影響越大。相反，頻率越低，建筑物越矮、頻率越高，建筑物越高、越近，影響越大。相反，頻率越低，建筑物越矮、越遠(yuǎn)，影響越小。越遠(yuǎn)，影響越小。 因此，架設(shè)天線(xiàn)選擇基站場(chǎng)地時(shí)，必須按上述原則來(lái)考慮對(duì)繞射傳播可因此，架設(shè)天線(xiàn)選擇基站場(chǎng)地時(shí)，必須按上述原則來(lái)考慮對(duì)繞射傳播可能產(chǎn)生的各種不利因素，并努力加以避免。能產(chǎn)生的各種不利因素，并努力加以避免。22B B l la ah h blahb l a hblah 把從

20、導(dǎo)線(xiàn)上傳下來(lái)的電信號(hào)做為無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射到空間把從導(dǎo)線(xiàn)上傳下來(lái)的電信號(hào)做為無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射到空間. 收集無(wú)線(xiàn)電波并產(chǎn)生電信號(hào)收集無(wú)線(xiàn)電波并產(chǎn)生電信號(hào)基本概念基本概念二、二、23 天線(xiàn)的作用就是將傳輸線(xiàn)中的高頻電磁能轉(zhuǎn)化為自由空天線(xiàn)的作用就是將傳輸線(xiàn)中的高頻電磁能轉(zhuǎn)化為自由空間的電磁波，或反之將自由空間的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線(xiàn)中間的電磁波，或反之將自由空間的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線(xiàn)中的高頻電磁能。的高頻電磁能。 了解天線(xiàn)的相關(guān)性能，必須掌握自由空間中的電磁波相了解天線(xiàn)的相關(guān)性能，必須掌握自由空間中的電磁波相關(guān)知識(shí)及高頻傳輸?shù)南嚓P(guān)知識(shí)。關(guān)知識(shí)及高頻傳輸?shù)南嚓P(guān)知識(shí)。 (1)(1) 天線(xiàn)的作用天線(xiàn)的作用基本概念基本概念

21、24 導(dǎo)線(xiàn)載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)短和形狀有關(guān)的長(zhǎng)短和形狀有關(guān). .如果導(dǎo)線(xiàn)位置如由于兩導(dǎo)線(xiàn)的距離很近，且兩導(dǎo)線(xiàn)所產(chǎn)如果導(dǎo)線(xiàn)位置如由于兩導(dǎo)線(xiàn)的距離很近，且兩導(dǎo)線(xiàn)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消，因而輻射很微弱。如果將兩導(dǎo)線(xiàn)張開(kāi)，這時(shí)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消，因而輻射很微弱。如果將兩導(dǎo)線(xiàn)張開(kāi)，這時(shí)由于兩導(dǎo)線(xiàn)的電流方向相同，由兩導(dǎo)線(xiàn)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，因而由于兩導(dǎo)線(xiàn)的電流方向相同，由兩導(dǎo)線(xiàn)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，因而輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的電流很小，輻射很微弱輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)

22、線(xiàn)的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的電流很小，輻射很微弱. . 當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)上的電流就大大增加，因當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為振子。而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為振子。 基本概念基本概念25垂直極化垂直極化水平極化水平極化+ 45度傾斜的極化度傾斜的極化- 45度傾斜的極化度傾斜的極化 天線(xiàn)輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向就是天線(xiàn)的極化方向天線(xiàn)輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向就是天線(xiàn)的極化方向 (3)(3) 天線(xiàn)的極化天線(xiàn)的極化基本概念基本概念26V/H (垂直垂直/水平水平

23、)傾斜傾斜 (+/- 45) 雙極化天線(xiàn)雙極化天線(xiàn)基本概念基本概念 傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波，兩個(gè)天線(xiàn)為一個(gè)整體。傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波，兩個(gè)天線(xiàn)為一個(gè)整體。27 如果電波在傳播過(guò)程中電場(chǎng)的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波。旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果電波在傳播過(guò)程中電場(chǎng)的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波。旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果電場(chǎng)的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時(shí)如果電場(chǎng)的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波。針?lè)较蛐D(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波。垂直極化波垂直極化波要用具有垂直極化特性的

24、天線(xiàn)來(lái)接收；水平極化波要用具有水平極化特性的天線(xiàn)來(lái)要用具有垂直極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收；水平極化波要用具有水平極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收；右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收；而左旋圓極化波要用接收；右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收；而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收。當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線(xiàn)的極化方向不一具有左旋圓極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收。當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線(xiàn)的極化方向不一致時(shí)，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極致時(shí)，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極化波，或用線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)

25、生分貝的極化損失，即只能化波，或用線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來(lái)波的一半能量。接收到來(lái)波的一半能量。 圓極化波圓極化波基本概念基本概念28 當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線(xiàn)的極化方向不一致時(shí)，在接收過(guò)程中當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線(xiàn)的極化方向不一致時(shí)，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極化波，或用通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極化波，或用線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來(lái)波的一半能量；收到來(lái)波的一半能量； 當(dāng)接收天線(xiàn)的

26、極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來(lái)波的極化方當(dāng)接收天線(xiàn)的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來(lái)波的極化方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線(xiàn)也就完全接收不到向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線(xiàn)也就完全接收不到來(lái)波的能量，這時(shí)稱(chēng)來(lái)波與接收天線(xiàn)極化是隔離的。來(lái)波的能量，這時(shí)稱(chēng)來(lái)波與接收天線(xiàn)極化是隔離的。 極化損失極化損失基本概念基本概念29 當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線(xiàn)的極化方向不一致時(shí)，在接收過(guò)程中當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線(xiàn)的極化方向不一致時(shí)，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極化波，或用通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極化

27、波，或用線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來(lái)波的一半能量；收到來(lái)波的一半能量； 當(dāng)接收天線(xiàn)的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來(lái)波的極化方當(dāng)接收天線(xiàn)的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來(lái)波的極化方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線(xiàn)也就完全接收不到向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線(xiàn)也就完全接收不到來(lái)波的能量，這時(shí)稱(chēng)來(lái)波與接收天線(xiàn)極化是隔離的。來(lái)波的能量，這時(shí)稱(chēng)來(lái)波與接收天線(xiàn)極化是隔離的。 極化損失極化損失基本概念基本概念30 當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線(xiàn)的極化方向不一致時(shí)，在接

28、收過(guò)程中當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線(xiàn)的極化方向不一致時(shí)，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極化波，或用通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極化波，或用線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來(lái)波的一半能量；收到來(lái)波的一半能量； 當(dāng)接收天線(xiàn)的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來(lái)波的極化方當(dāng)接收天線(xiàn)的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來(lái)波的極化方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線(xiàn)也就完全接收不到向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線(xiàn)也就完全接收

29、不到來(lái)波的能量，這時(shí)稱(chēng)來(lái)波與接收天線(xiàn)極化是隔離的。來(lái)波的能量，這時(shí)稱(chēng)來(lái)波與接收天線(xiàn)極化是隔離的。 (4)(4)天線(xiàn)的方向圖天線(xiàn)的方向圖基本概念基本概念31 1、半波振子天線(xiàn)、半波振子天線(xiàn)基本概念基本概念32 2、垂直天線(xiàn)、垂直天線(xiàn)基本概念基本概念33 3、環(huán)形天線(xiàn)、環(huán)形天線(xiàn)基本概念基本概念34 4、引向天線(xiàn)、引向天線(xiàn)基本概念基本概念35 5、平版縫隙天線(xiàn)、平版縫隙天線(xiàn)基本概念基本概念36 兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱(chēng)振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)。全長(zhǎng)兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱(chēng)振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)。全長(zhǎng)與波長(zhǎng)相等的振子，稱(chēng)為全波對(duì)稱(chēng)振子。將振子折合起來(lái)的，稱(chēng)為折合振與波長(zhǎng)相等的振子，稱(chēng)為全

30、波對(duì)稱(chēng)振子。將振子折合起來(lái)的，稱(chēng)為折合振子。子。波長(zhǎng)波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)波長(zhǎng) 一個(gè)一個(gè)1/2波長(zhǎng)的對(duì)稱(chēng)振子在波長(zhǎng)的對(duì)稱(chēng)振子在800MHz 約約 200mm長(zhǎng)長(zhǎng) 400MHz 約約 400mm 長(zhǎng)長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)波長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)波長(zhǎng)振子振子 對(duì)稱(chēng)振子對(duì)稱(chēng)振子基本概念基本概念37基本概念基本概念 半波振子上的場(chǎng)分布半波振子上的場(chǎng)分布38 天線(xiàn)和饋線(xiàn)的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，天線(xiàn)和饋線(xiàn)的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，稱(chēng)為天線(xiàn)的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗稱(chēng)為天線(xiàn)的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會(huì)減少

31、從天線(xiàn)進(jìn)入饋線(xiàn)的有效信號(hào)功率。因此，必須使電抗分量盡可分量會(huì)減少?gòu)奶炀€(xiàn)進(jìn)入饋線(xiàn)的有效信號(hào)功率。因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線(xiàn)的輸入阻抗為純電阻。能為零，使天線(xiàn)的輸入阻抗為純電阻。 輸入阻抗與天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)和工作波長(zhǎng)有關(guān)，基本半波振子，即由中間對(duì)輸入阻抗與天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)和工作波長(zhǎng)有關(guān)，基本半波振子，即由中間對(duì)稱(chēng)饋電的半波長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)，其輸入阻抗為（稱(chēng)饋電的半波長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)，其輸入阻抗為（73.173.142.542.5）歐姆。當(dāng)把振子長(zhǎng)）歐姆。當(dāng)把振子長(zhǎng)度縮短時(shí)，就可以消除其中的電抗分量，使天線(xiàn)的輸入阻抗為度縮短時(shí)，就可以消除其中的電抗分量，使天線(xiàn)的輸入阻抗為純電阻，即使半波振子的輸入阻抗為純電阻，即使半波

32、振子的輸入阻抗為73.173.1歐（標(biāo)稱(chēng)歐（標(biāo)稱(chēng)7575歐）。歐）。 而全長(zhǎng)約為一個(gè)波長(zhǎng)，且折合彎成形管形狀由中間對(duì)稱(chēng)饋電的折合而全長(zhǎng)約為一個(gè)波長(zhǎng)，且折合彎成形管形狀由中間對(duì)稱(chēng)饋電的折合半波振子，可看成是兩個(gè)基本半波振子的并聯(lián)，而輸入阻抗為基本半波振半波振子，可看成是兩個(gè)基本半波振子的并聯(lián)，而輸入阻抗為基本半波振子輸入阻抗的四倍，即子輸入阻抗的四倍，即292292歐（標(biāo)稱(chēng)歐（標(biāo)稱(chēng)300300歐）。歐）。 天線(xiàn)的輸入阻抗天線(xiàn)的輸入阻抗基本概念基本概念39 天線(xiàn)的方向性是指天線(xiàn)向一定方向輻射電磁波的能力。對(duì)于天線(xiàn)的方向性是指天線(xiàn)向一定方向輻射電磁波的能力。對(duì)于接收天線(xiàn)而言，方向性表示天線(xiàn)對(duì)不同方向

33、傳來(lái)的電波所具接收天線(xiàn)而言，方向性表示天線(xiàn)對(duì)不同方向傳來(lái)的電波所具有的接收能力。天線(xiàn)的方向性的特性曲線(xiàn)通常用方向圖來(lái)表有的接收能力。天線(xiàn)的方向性的特性曲線(xiàn)通常用方向圖來(lái)表示。示。 方向圖可用來(lái)說(shuō)明天線(xiàn)在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射方向圖可用來(lái)說(shuō)明天線(xiàn)在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力?；蚪邮针姶挪ǖ哪芰?。 天線(xiàn)的方向性天線(xiàn)的方向性基本概念基本概念40 天線(xiàn)輻射電磁波是有方向性的，它表示天線(xiàn)向一定方面輻天線(xiàn)輻射電磁波是有方向性的，它表示天線(xiàn)向一定方面輻射電磁波的能力。反之，作為接收天線(xiàn)的方向性表示了它接收射電磁波的能力。反之，作為接收天線(xiàn)的方向性表示了它接收不同方向來(lái)的電磁波的能力。我

34、們通常用垂直平面及水平平面不同方向來(lái)的電磁波的能力。我們通常用垂直平面及水平平面上表示不同方向輻射（或接收）電磁波功率大小的曲線(xiàn)來(lái)表示上表示不同方向輻射（或接收）電磁波功率大小的曲線(xiàn)來(lái)表示天線(xiàn)的方向性，并稱(chēng)為天線(xiàn)輻射的方向圖。同時(shí)用半功率點(diǎn)之天線(xiàn)的方向性，并稱(chēng)為天線(xiàn)輻射的方向圖。同時(shí)用半功率點(diǎn)之間的夾角表示了天線(xiàn)方向圖中的水平波束寬度及垂直波束寬度。間的夾角表示了天線(xiàn)方向圖中的水平波束寬度及垂直波束寬度。 天線(xiàn)輻射的方向圖天線(xiàn)輻射的方向圖基本概念基本概念4160 (eg)峰值峰值 - 3dB點(diǎn)點(diǎn) - 3dB點(diǎn)點(diǎn)3dB 波束寬度波束寬度水平面方向圖水平面方向圖峰值峰值- 3dB點(diǎn)點(diǎn)- 3dB點(diǎn)點(diǎn)

35、15 (eg)垂直面方向圖垂直面方向圖立體方向圖立體方向圖 天線(xiàn)輻射的方向圖天線(xiàn)輻射的方向圖基本概念基本概念42（垂直面波束圖）（垂直面波束圖）下旁瓣抑制下旁瓣抑制上旁瓣抑制上旁瓣抑制 天線(xiàn)輻射的方向圖天線(xiàn)輻射的方向圖 基本概念基本概念43 天線(xiàn)的方向圖天線(xiàn)的方向圖基本概念基本概念44 無(wú)論是發(fā)射天線(xiàn)還是接收天線(xiàn)，它們總是在一定的頻率范無(wú)論是發(fā)射天線(xiàn)還是接收天線(xiàn)，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的，通常，工作在中心頻率時(shí)天線(xiàn)所能輸送的功率最圍內(nèi)工作的，通常，工作在中心頻率時(shí)天線(xiàn)所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天大，偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定

36、義天線(xiàn)的頻率帶寬。線(xiàn)的頻率帶寬。 有幾種不同的定義：有幾種不同的定義： 一種是指天線(xiàn)增益下降三分貝時(shí)的頻帶寬度；一種是指天線(xiàn)增益下降三分貝時(shí)的頻帶寬度； 一種是指在規(guī)定的駐波比下天線(xiàn)的工作頻帶寬度。一種是指在規(guī)定的駐波比下天線(xiàn)的工作頻帶寬度。 在通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說(shuō)，就是當(dāng)天線(xiàn)在通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說(shuō)，就是當(dāng)天線(xiàn)的輸入駐波比的輸入駐波比1.51.5時(shí)，天線(xiàn)的工作帶寬。時(shí)，天線(xiàn)的工作帶寬。 天線(xiàn)的工作頻率范圍（帶寬）天線(xiàn)的工作頻率范圍（帶寬）基本概念基本概念45在在 820 MHz 1/2 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 為為 180mm, 在在890 MHz 為為 170mm 175m

37、m對(duì)對(duì) 850MHz 將是最佳的將是最佳的該天線(xiàn)的頻帶寬度該天線(xiàn)的頻帶寬度 = 890 - 820 = 70MHz 當(dāng)天線(xiàn)的工作波長(zhǎng)不是最佳時(shí)天線(xiàn)性能要下降，在天線(xiàn)工作當(dāng)天線(xiàn)的工作波長(zhǎng)不是最佳時(shí)天線(xiàn)性能要下降，在天線(xiàn)工作頻帶內(nèi)，天線(xiàn)性能下降不多，仍然是可以接受的。頻帶內(nèi)，天線(xiàn)性能下降不多，仍然是可以接受的。在在 850MHz 1/2 波長(zhǎng)振波長(zhǎng)振子最佳子最佳在在 890MHz天線(xiàn)振子天線(xiàn)振子在在820MHz 天線(xiàn)波長(zhǎng)及頻帶與性能的關(guān)系天線(xiàn)波長(zhǎng)及頻帶與性能的關(guān)系基本概念基本概念46 天線(xiàn)的駐波比天線(xiàn)的駐波比基本概念基本概念天線(xiàn)駐波比表示天饋線(xiàn)天線(xiàn)駐波比表示天饋線(xiàn) 與基站（收發(fā)信機(jī)）匹與基站（收發(fā)

38、信機(jī)）匹 配程度的指標(biāo)。配程度的指標(biāo)。駐波比的定義：駐波比的定義： Umax饋線(xiàn)上波腹電壓；饋線(xiàn)上波腹電壓； Umin饋線(xiàn)上波節(jié)電壓。饋線(xiàn)上波節(jié)電壓。ZA天線(xiàn)B饋線(xiàn)AZiABZinTZcUmaxUUmin47是由于入射波能量傳輸?shù)教炀€(xiàn)輸入端是由于入射波能量傳輸?shù)教炀€(xiàn)輸入端B B未被全部吸收（輻射）、產(chǎn)生反未被全部吸收（輻射）、產(chǎn)生反射波，迭加而形成的。射波，迭加而形成的。VSWRVSWR越大，反射越大，匹配越差。越大，反射越大，匹配越差。那么，駐波比差，到底有哪些壞處？在工程上可以接受的那么，駐波比差，到底有哪些壞處？在工程上可以接受的 駐波比是多駐波比是多少？一個(gè)適當(dāng)?shù)鸟v波比指標(biāo)是要在損失能

39、量的數(shù)量與制造成本之間進(jìn)少？一個(gè)適當(dāng)?shù)鸟v波比指標(biāo)是要在損失能量的數(shù)量與制造成本之間進(jìn)行折中權(quán)衡的。行折中權(quán)衡的。 1 1、VSWRVSWR1 1，說(shuō)明輸進(jìn)天線(xiàn)的功率有一部分被反射回來(lái)，從而降低了，說(shuō)明輸進(jìn)天線(xiàn)的功率有一部分被反射回來(lái)，從而降低了天線(xiàn)的輻射功率；天線(xiàn)的輻射功率； 2 2、增大了饋線(xiàn)的損耗。增大了饋線(xiàn)的損耗。7/87/8電纜損耗電纜損耗4dB/100m4dB/100m，是在，是在VSWR=1VSWR=1（全匹（全匹配）情況下測(cè)的；有了反射功率，就增大了能量損耗，從而降低了饋配）情況下測(cè)的；有了反射功率，就增大了能量損耗，從而降低了饋線(xiàn)向天線(xiàn)的輸入功率；線(xiàn)向天線(xiàn)的輸入功率； 3 3、

40、在饋線(xiàn)輸入端在饋線(xiàn)輸入端A A，失配嚴(yán)重時(shí)，發(fā)射機(jī)，失配嚴(yán)重時(shí)，發(fā)射機(jī)T T的輸出功率達(dá)不到設(shè)計(jì)額定的輸出功率達(dá)不到設(shè)計(jì)額定值。值。 駐波比的產(chǎn)生駐波比的產(chǎn)生基本概念基本概念48 經(jīng)過(guò)計(jì)算，駐波比對(duì)天線(xiàn)反射功率、所增大的饋線(xiàn)損耗與完全匹配經(jīng)過(guò)計(jì)算，駐波比對(duì)天線(xiàn)反射功率、所增大的饋線(xiàn)損耗與完全匹配（VSWR=1VSWR=1）時(shí)相比，所減小的總輻射功率的關(guān)系如下：）時(shí)相比，所減小的總輻射功率的關(guān)系如下： VSRW=3.0 VSRW=3.0時(shí)，天線(xiàn)反射時(shí)，天線(xiàn)反射25%25%的功率（的功率（1.25dB1.25dB），饋線(xiàn)新增損耗），饋線(xiàn)新增損耗0.9dB0.9dB，與完全匹配（與完全匹配（VSRW

41、=1VSRW=1）相比，功率多損失）相比，功率多損失40%(2.15dB)40%(2.15dB)； VSWR=1.5 VSWR=1.5時(shí)，天線(xiàn)反射時(shí)，天線(xiàn)反射4%4%的功率（的功率（0.17dB0.17dB），饋線(xiàn)新增損耗），饋線(xiàn)新增損耗0.19dB0.19dB，與完全匹配（與完全匹配（VSWR=1VSWR=1）相比，功率多損失）相比，功率多損失8%(0.36dB)8%(0.36dB)； VSWR=1.4 VSWR=1.4時(shí)，天線(xiàn)反射時(shí)，天線(xiàn)反射2.8%2.8%的功率（的功率（0.12dB0.12dB），饋線(xiàn)新增損耗），饋線(xiàn)新增損耗0.09dB0.09dB，與完全匹配（，與完全匹配（VSWR=

42、1VSWR=1）相比，功率多損失）相比，功率多損失4.7%(0.21dB)4.7%(0.21dB)； VSWR=1.3 VSWR=1.3時(shí)，天線(xiàn)反射時(shí)，天線(xiàn)反射1.7%1.7%的功率（的功率（0.07dB0.07dB），饋線(xiàn)新增損耗），饋線(xiàn)新增損耗0.06dB0.06dB，與完全匹配（，與完全匹配（VSWR=1VSWR=1）相比，功率多損失）相比，功率多損失2.9%(0.13dB)2.9%(0.13dB)。 可見(jiàn)，可見(jiàn)，VSWR=1.3VSWR=1.3與與VSWR=1.5VSWR=1.5相比，功率損失僅減少了相比，功率損失僅減少了0.23dB0.23dB，這在移動(dòng)，這在移動(dòng)通信的衰落傳播中，影

43、響基本可以忽略。然而天線(xiàn)的制造成本卻高得多。通信的衰落傳播中，影響基本可以忽略。然而天線(xiàn)的制造成本卻高得多。 駐波比的產(chǎn)生駐波比的產(chǎn)生基本概念基本概念49頂視頂視側(cè)視側(cè)視 在地平面上，為了把信號(hào)集中到所需要的地方，要在地平面上，為了把信號(hào)集中到所需要的地方，要 求把求把“面包圈面包圈” ” 壓成扁平的壓成扁平的 一個(gè)單一的對(duì)稱(chēng)振子具有一個(gè)單一的對(duì)稱(chēng)振子具有“面包圈面包圈” ” 形的方向圖。形的方向圖。 天線(xiàn)的方向圖天線(xiàn)的方向圖基本概念基本概念50 天線(xiàn)的增益天線(xiàn)的增益基本概念基本概念 增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線(xiàn)與理想增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線(xiàn)與理想的輻射單元在空間同

44、一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比。增益一般與天線(xiàn)方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，功率之比。增益一般與天線(xiàn)方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。后瓣、副瓣越小，增益越高。51在這兒增益在這兒增益= 10log(4mW/1mW) = 6dBd一個(gè)對(duì)稱(chēng)臺(tái)振子一個(gè)對(duì)稱(chēng)臺(tái)振子假設(shè)在接收機(jī)中假設(shè)在接收機(jī)中有1mW功率功率 在陣中有在陣中有4個(gè)對(duì)稱(chēng)振子個(gè)對(duì)稱(chēng)振子 在接收機(jī)中就在接收機(jī)中就有4 mW功率功率 更加集中的信號(hào)更加集中的信號(hào) 對(duì)稱(chēng)振子對(duì)稱(chēng)振子基本概念基本概念對(duì)稱(chēng)振子組陣能夠控制輻射能構(gòu)成對(duì)稱(chēng)振子組陣能夠控制輻射能構(gòu)成“扁平的面包

45、圈扁平的面包圈”52 在在 “扇形覆蓋天線(xiàn)扇形覆蓋天線(xiàn)”中，反射面把功率聚焦到一個(gè)方向進(jìn)一步提高了增益。中，反射面把功率聚焦到一個(gè)方向進(jìn)一步提高了增益。這里這里, “扇形覆蓋天線(xiàn)扇形覆蓋天線(xiàn)” 與單個(gè)對(duì)稱(chēng)振子相比的增益為與單個(gè)對(duì)稱(chēng)振子相比的增益為10log(8mW/1mW) = 9dBd “扇形覆蓋天線(xiàn)扇形覆蓋天線(xiàn) ”將在接收機(jī)中有將在接收機(jī)中有8mW功率功率 “全向陣全向陣” 例如在接收機(jī)中為例如在接收機(jī)中為4mW功率功率 (頂視)天線(xiàn)天線(xiàn) 利用反射板可把輻射能控制聚集到一個(gè)方向上，反射面放在陣列利用反射板可把輻射能控制聚集到一個(gè)方向上，反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線(xiàn)。的一邊構(gòu)成扇形覆

46、蓋天線(xiàn)。 天線(xiàn)方向圖天線(xiàn)方向圖基本概念基本概念53一個(gè)單一對(duì)稱(chēng)振子具有面一個(gè)單一對(duì)稱(chēng)振子具有面包圈形的方向圖輻射包圈形的方向圖輻射一個(gè)各向同性的輻射器在一個(gè)各向同性的輻射器在所有方向具有相同的輻射所有方向具有相同的輻射一個(gè)天線(xiàn)與對(duì)稱(chēng)振子相比較一個(gè)天線(xiàn)與對(duì)稱(chēng)振子相比較的增益的增益用用“dBd”表示表示一個(gè)天線(xiàn)與各向同性輻射器一個(gè)天線(xiàn)與各向同性輻射器相比較的增益用相比較的增益用“dBi”表示表示例如例如: 3dBd = 5.17dBi2.17dB 對(duì)稱(chēng)振子的增益為對(duì)稱(chēng)振子的增益為2.17dB dBd dBd和和dBidBi的區(qū)別的區(qū)別基本概念基本概念54以以dB表示的前后比表示的前后比 = 10

47、log 典型值為典型值為 25dB 左右左右目的是有一個(gè)盡可能小的反向功率目的是有一個(gè)盡可能小的反向功率(前向功率前向功率)(反向功率反向功率) 方向圖中，前后瓣最大電平之比稱(chēng)為前后比。它大，天線(xiàn)定向接收方向圖中，前后瓣最大電平之比稱(chēng)為前后比。它大，天線(xiàn)定向接收性能就好?；景氩ㄕ褡犹炀€(xiàn)的前后比為，所以對(duì)來(lái)自振子前后的相同性能就好?；景氩ㄕ褡犹炀€(xiàn)的前后比為，所以對(duì)來(lái)自振子前后的相同信號(hào)電波具有相同的接收能力。信號(hào)電波具有相同的接收能力。前向功率前向功率 天線(xiàn)的前后比天線(xiàn)的前后比基本概念基本概念反向功率反向功率55方位即水平面方向圖120 (eg)峰值峰值 - 10dB點(diǎn)點(diǎn) - 10dB點(diǎn)點(diǎn)1

48、0dB 波束寬度波束寬度60 (eg)峰值峰值 - 3dB點(diǎn)點(diǎn) - 3dB點(diǎn)點(diǎn)3dB 波束寬度波束寬度15 (eg)PeakPeak - 3dBPeak - 3dB32 (eg)PeakPeak - 10dBPeak - 10dB俯仰面即垂直面方向圖 在方向圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)瓣，其中最大的瓣稱(chēng)為主瓣，其余的瓣在方向圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)瓣，其中最大的瓣稱(chēng)為主瓣，其余的瓣稱(chēng)為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線(xiàn)方向圖的波瓣寬度。稱(chēng)為半功稱(chēng)為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線(xiàn)方向圖的波瓣寬度。稱(chēng)為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強(qiáng)。率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄

49、，則方向性越好，抗干擾能力越強(qiáng)。 波瓣寬度波瓣寬度基本概念基本概念56下旁瓣下旁瓣上旁瓣上旁瓣 方向圖旁瓣顯示方向圖旁瓣顯示基本概念基本概念57基本概念基本概念 全向天線(xiàn)增益與垂直波瓣寬全向天線(xiàn)增益與垂直波瓣寬度度58 9dBd 9dBd全向天線(xiàn)全向天線(xiàn)基本概念基本概念59 各類(lèi)天線(xiàn)各類(lèi)天線(xiàn)( (圖示圖示) )基本概念基本概念60 幾種常用的反射面天線(xiàn)幾種常用的反射面天線(xiàn)基本概念基本概念饋源主反射面副反射面反射面饋源反射面饋源副反射面饋源主反射面 按饋源的饋電位置可分為前饋和后饋，其中每一種又可分為正饋和偏饋。按饋源的饋電位置可分為前饋和后饋，其中每一種又可分為正饋和偏饋。 按反射面的設(shè)置還可

50、分為單反射面天線(xiàn)和雙反射面天線(xiàn)，雙反射面天線(xiàn)由按反射面的設(shè)置還可分為單反射面天線(xiàn)和雙反射面天線(xiàn)，雙反射面天線(xiàn)由一次（主）反射面和二次（副）反射面組成。一次（主）反射面和二次（副）反射面組成。61 反射面天線(xiàn)的增益和瓣寬與天線(xiàn)饋源的方向圖形狀有關(guān)，與它對(duì)反射面天線(xiàn)的增益和瓣寬與天線(xiàn)饋源的方向圖形狀有關(guān)，與它對(duì)反射面邊緣的照射電平有關(guān)。如果饋源對(duì)反射面的照射是均勻的天線(xiàn)反射面邊緣的照射電平有關(guān)。如果饋源對(duì)反射面的照射是均勻的天線(xiàn)增益就高，但同時(shí)天線(xiàn)的旁瓣也高，抗干擾性能就差。通常情況下，增益就高，但同時(shí)天線(xiàn)的旁瓣也高，抗干擾性能就差。通常情況下，饋源照射呈鐘形分布?？紤]增益和旁瓣要求，在反射面邊緣

51、的照射電饋源照射呈鐘形分布?？紤]增益和旁瓣要求，在反射面邊緣的照射電平一般取平一般取-10-12dB. 口面直徑為口面直徑為D 的拋物反射面天線(xiàn)的增益和主瓣寬度可用下列公式的拋物反射面天線(xiàn)的增益和主瓣寬度可用下列公式近似計(jì)算：近似計(jì)算： 增益增益 主瓣寬度主瓣寬度 拋物面天線(xiàn)的增益與瓣寬拋物面天線(xiàn)的增益與瓣寬基本概念基本概念2DG度D705 .062 拋物面天線(xiàn)的帶寬拋物面天線(xiàn)的帶寬基本概念基本概念 它的工作帶寬主要取決于饋源的工作帶寬。極化方式也取決于它的工作帶寬主要取決于饋源的工作帶寬。極化方式也取決于饋源，當(dāng)采用圓極化饋源時(shí)，對(duì)單反射面天線(xiàn)其極化旋向與饋源極饋源，當(dāng)采用圓極化饋源時(shí)，對(duì)單

52、反射面天線(xiàn)其極化旋向與饋源極化旋向相反，對(duì)雙反射面天線(xiàn)其極化旋向與饋源極化旋向相同。對(duì)化旋向相反，對(duì)雙反射面天線(xiàn)其極化旋向與饋源極化旋向相同。對(duì)于單線(xiàn)極化應(yīng)用，可采用與饋源極化方向一致的柵格反射面替代實(shí)于單線(xiàn)極化應(yīng)用，可采用與饋源極化方向一致的柵格反射面替代實(shí)體反射面。柵格的間距與工作頻率和柵格導(dǎo)體直徑有關(guān)。體反射面。柵格的間距與工作頻率和柵格導(dǎo)體直徑有關(guān)。 拋物面天線(xiàn)原形是建立在幾何光學(xué)基礎(chǔ)上的。通常反射面直徑、拋物面天線(xiàn)原形是建立在幾何光學(xué)基礎(chǔ)上的。通常反射面直徑、至少要在至少要在6 以上。例如在以上。例如在1GHz采用拋物面天線(xiàn)其直徑至少就要采用拋物面天線(xiàn)其直徑至少就要1.8m。因此它主

53、要適用于超短波高頻段和微波頻段。以天線(xiàn)口徑為。因此它主要適用于超短波高頻段和微波頻段。以天線(xiàn)口徑為50cm，工作頻率為，工作頻率為11GHz 的拋物面天線(xiàn)為例，其增益約為的拋物面天線(xiàn)為例，其增益約為 G 32.2dB33.3dB，半功率瓣寬，半功率瓣寬 0.5 3.8度度 在這種情況下，在在這種情況下，在10公里距離上架設(shè)的該種天線(xiàn)波束對(duì)準(zhǔn)偏離公里距離上架設(shè)的該種天線(xiàn)波束對(duì)準(zhǔn)偏離目標(biāo)方向目標(biāo)方向1.9度，即偏開(kāi)度，即偏開(kāi)330米時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度就將降低米時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度就將降低3dB. 由此也可看出，在工作頻率為由此也可看出，在工作頻率為11GHz時(shí)，其收發(fā)天線(xiàn)的調(diào)整對(duì)時(shí)，其收發(fā)天線(xiàn)的調(diào)整對(duì)準(zhǔn)要比工作

54、頻率為準(zhǔn)要比工作頻率為1GHz時(shí)難得多。時(shí)難得多。63基本概念基本概念 相關(guān)天線(xiàn)增益與水平波瓣寬相關(guān)天線(xiàn)增益與水平波瓣寬度度64 一般說(shuō)來(lái)，天線(xiàn)的主瓣波束寬度越窄，天線(xiàn)增益越高。當(dāng)旁瓣電平及前后比正一般說(shuō)來(lái)，天線(xiàn)的主瓣波束寬度越窄，天線(xiàn)增益越高。當(dāng)旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示：常的情況下，可用下式近似表示： HEdBiG5.05.02227000log10HEdBiG5.05.02232000log10反射面天線(xiàn)，則由于有效照射效率因素的影響，故：反射面天線(xiàn)，則由于有效照射效率因素的影響，故： 天線(xiàn)增益與方向圖的關(guān)系天線(xiàn)增益與方向圖的關(guān)系基本概念基本概念65基本概念基本概念

55、天線(xiàn)增益與方向圖半功率波瓣寬度的關(guān)系天線(xiàn)增益與方向圖半功率波瓣寬度的關(guān)系66 為使波束指向朝向地面，需要天線(xiàn)下傾為使波束指向朝向地面，需要天線(xiàn)下傾無(wú)下傾無(wú)下傾電下傾電下傾機(jī)械下傾機(jī)械下傾 由圖可以看出機(jī)械下傾方法。當(dāng)下傾角度達(dá)到由圖可以看出機(jī)械下傾方法。當(dāng)下傾角度達(dá)到10時(shí)，水平方向圖時(shí)，水平方向圖嚴(yán)重變形，必然產(chǎn)生越區(qū)覆蓋；而電下傾時(shí)，水平方向圖基本保持不嚴(yán)重變形，必然產(chǎn)生越區(qū)覆蓋；而電下傾時(shí)，水平方向圖基本保持不變。變。 天線(xiàn)的下傾天線(xiàn)的下傾基本概念基本概念676 電下傾電下傾+ 4 機(jī)械下傾機(jī)械下傾10機(jī)械下傾機(jī)械下傾10電下傾電下傾 電下傾下的波束覆蓋電下傾下的波束覆蓋基本概念基本概念68 頻率范圍界 MHz 820 - 890 頻帶寬度 MHz 70 增益 dBi 15 極化 Vertical 阻抗 50 反射損耗 dB 18 半功率(3dB) 方位 64 俯仰 18 10分貝 (10dB)波束寬度 方位 120 俯仰 30 前后比 d