網(wǎng)優(yōu)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)二

1、2021-10-141網(wǎng)優(yōu)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)二網(wǎng)優(yōu)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)二二二OO九年五月九年五月2021-10-142認(rèn)真認(rèn)真 求實(shí)求實(shí) 主動(dòng)主動(dòng) 深入深入本部分重點(diǎn)本部分重點(diǎn): 熟悉并掌握無線電波的基本知識(shí)熟悉并掌握無線電波的基本知識(shí) 熟悉并掌握天線的基本知識(shí)熟悉并掌握天線的基本知識(shí) 熟悉并掌握無源器件的基本知識(shí)熟悉并掌握無源器件的基本知識(shí)第一部分第一部分 基本概念基本概念基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念 電磁波的傳播電磁波的傳播 什么叫無線電波？什么叫無線電波？ 無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場(chǎng)和磁無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場(chǎng)和磁 場(chǎng)在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者

2、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靖拍铍姶挪ǖ母拍铍姶挪ǖ母拍罨靖拍罨靖拍铍姶挪ǖ母拍铍姶挪ǖ母拍?無線電波的極化無線電波的極化 無線電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律無線電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場(chǎng)方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂電場(chǎng)方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱它為水平極化波方

3、向與地面平行，則稱它為水平極化波。 無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無線電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用線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)。空氣的相對(duì)介電為傳播媒質(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。常數(shù)與真空的相對(duì)介電常數(shù)很接近，略大于。 無線電波在傳播時(shí)電波會(huì)減弱無線電波在傳播時(shí)電波會(huì)減弱 因此，無線電波在空因此，無線電波在空 氣中的傳播速度略小于光氣中的傳播速度略小于光 速

4、，通常我們就認(rèn)為它等速，通常我們就認(rèn)為它等 于光速。于光速?；靖拍罨靖拍铍姶挪ǖ母拍铍姶挪ǖ母拍?無線電波的傳播方式無線電波的傳播方式基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念直射直射直射是無線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。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)這種障礙物數(shù)目非常巨大時(shí)，就會(huì)發(fā)生散射。 衰落特性衰落特性基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念衰落一般分為快衰落快衰落與慢衰落慢衰落兩種 慢衰落慢

5、衰落 慢衰落是由接收點(diǎn)周圍地形地物對(duì)信號(hào)反射，使得信號(hào)電平在幾十米范圍內(nèi)有大幅度的變化，若MS在沒有任何障礙物的環(huán)境下移動(dòng)，則某點(diǎn)信號(hào)電平與該點(diǎn)和發(fā)射機(jī)的距離有關(guān)。 快衰落快衰落 快衰落是疊加在慢衰落的信號(hào)上的，這個(gè)衰落的速度很快，每秒鐘可達(dá)到幾十次，除與地形地物有關(guān)，還與MS的速度和信號(hào)的波長(zhǎng)有關(guān)，并且幅度可達(dá)幾十個(gè)dB，信號(hào)的變化呈瑞利分布，也叫瑞利衰落。信號(hào)強(qiáng)度慢衰落快衰落移動(dòng)臺(tái)路徑 對(duì)于移動(dòng)通信的電波傳播對(duì)于移動(dòng)通信的電波傳播, ,其衰落特性由下列已知其衰落特性由下列已知公式及圖示表征公式及圖示表征 - 自由空間的傳播衰耗： Lbs32.45+20lgD(km)+20lgf(MHz)

6、(5) - 準(zhǔn)平滑地形市區(qū)路徑傳播衰耗中值： LttLbs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f) (6) Am(f,d)，Hb(hb,d)，Hm(hm,f)為相應(yīng)的修正因子，其中An(f,d)為基本衰耗中值，Hb(hb,d)為基站天線高度增益因子，Hm(hm,f)為移動(dòng)天線高度增益因子 衰落特性衰落特性基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念準(zhǔn)平滑地形高區(qū)路徑傳播衰耗中準(zhǔn)平滑地形高區(qū)路徑傳播衰耗中值值基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念 移動(dòng)臺(tái)天線高度增益因子移動(dòng)臺(tái)天線高度增益因子基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念 基站天線高度增

7、益因子基站天線高度增益因子 該關(guān)系可用式 / 表示，其中為速度，單位 為米/秒；為頻率，單位為赫芝；為波長(zhǎng)，單位為米。 由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質(zhì)中傳播時(shí)，速度是不同的，因此波長(zhǎng)也不一樣。 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 為 2 . 1 ， 因 此 ， / 1 . 4 4 ，/1.44 。波長(zhǎng)波長(zhǎng) 無線電波的波長(zhǎng)、頻率和傳播速度的關(guān)系無線電波的波長(zhǎng)、頻率和傳播速度的關(guān)系基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念 超短波的傳播超短波的傳播基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念 無線電波的波長(zhǎng)不同，傳播特點(diǎn)也不完全相同。無線電波的波長(zhǎng)不

8、同，傳播特點(diǎn)也不完全相同。目前目前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）超短波段，其高端屬于微波。（特高頻）超短波段，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，它主要是由空間波來傳播的?？臻g波一般只能沿播，它主要是由空間波來傳播的?？臻g波一般只能沿直線方向傳播到直接可見的地方。在直視距離內(nèi)超短直線方向傳播到直接可見的地方。在直視距離內(nèi)超短波的傳播區(qū)域習(xí)

9、慣上稱為波的傳播區(qū)域習(xí)慣上稱為“照明區(qū)照明區(qū)”。在直視距離內(nèi)。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)。超短波接收裝置才能穩(wěn)定地接收信號(hào)。 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）基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念 直視距離和發(fā)射天線以及接收天線的高度有關(guān)系，并直視距離和發(fā)射天線以及接收天線的高度有關(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 AB3.57(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

10、視距離為為: AB: AB4.12 (HT+HR)(4.12 (HT+HR)(公里公里) )BARTRRO接收天線高HR發(fā)射天線高HT 電波的多徑傳播電波的多徑傳播基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念 電波除了直接傳播外，遇到障礙物，例如，山丘、森林、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)接收天線的超短波不僅有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象就叫多天線的超短波不僅有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象就叫多徑傳輸。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；由于多途徑傳播使得

11、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)場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)減弱。另外，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)電波的反射能力也不同。例如：鋼筋水泥建不同的障礙物對(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)。我們應(yīng)盡量避免多徑傳筑物對(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化分集的措施加以輸效應(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)。對(duì)應(yīng)。 電波的多徑傳播電波的多徑傳播基

12、本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念 電波的繞射傳播電波的繞射傳播基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念 電波在傳播途徑上遇到障礙物時(shí)，總是力圖繞過障礙物，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距建筑。信號(hào)質(zhì)量受到影響的程度不僅和接收天線距建筑物的距離及建筑物的高度有關(guān)，還和頻率有關(guān)。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

13、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)，則在距建筑物米以內(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，也就是說，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)天線選擇基站場(chǎng)地時(shí)，必須按上述原則來考慮對(duì)繞射傳播因此，架設(shè)天線選擇基站場(chǎng)地時(shí)，必須按上述原

14、則來考慮對(duì)繞射傳播可能產(chǎn)生的各種不利因素，并努力加以避免。可能產(chǎn)生的各種不利因素，并努力加以避免。 用分集接收改善信號(hào)電平用分集接收改善信號(hào)電平基本概念基本概念電磁波的概念電磁波的概念B B l la ah h blahb l a hblah 把從導(dǎo)線上傳下來的電信號(hào)做為無線電波發(fā)射到空間把從導(dǎo)線上傳下來的電信號(hào)做為無線電波發(fā)射到空間. 收集無線電波并產(chǎn)生電信號(hào)收集無線電波并產(chǎn)生電信號(hào) 天線的概念天線的概念基本概念基本概念天線的概念天線的概念 天線的作用作用就是將傳輸線中的高頻電磁能轉(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)化為傳輸線中的高頻電磁能。 了解天線的相關(guān)性能，必須掌握自由空

15、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)。 天線的作用天線的作用基本概念基本概念天線的概念天線的概念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 天線輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向就是天線的極化方向天線輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向就是天線的極化方向 天線的極化天線的極化基本概念基本概念天線的概念天線的概念V/H (垂直垂直/水平水平)傾斜傾斜 (+/- 45) 雙極化天線雙極化天線基本概念基本概念天線的概念天線的概念 傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波，兩個(gè)天線為一個(gè)整體。傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波，兩個(gè)天線為一個(gè)整體。 如果電波在傳播過程中電場(chǎng)的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波。如果

16、電波在傳播過程中電場(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，我們就叫它為圓極旋轉(zhuǎn)過程中，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)針方向旋轉(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時(shí)針方化波。向傳播方向看去順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波。向旋轉(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波。垂直極化波要用具有垂直極化特性的天垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收；水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收；右旋圓線來接收；水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收；右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收；而左旋圓極化波要用極化波

17、要用具有右旋圓極化特性的天線來接收；而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來接收。當(dāng)來波的極化方向與接收天線的具有左旋圓極化特性的天線來接收。當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)極化方向不一致時(shí)，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量。時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量。 圓極化波圓極化波基本概念基本概念天線的概念天線的概念 當(dāng)來波的極化方向與

18、接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過程當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過程 中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波 ，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失， 即只能接收到來波的一半能量；即只能接收到來波的一半能量； 當(dāng)接收天線的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來波的極化當(dāng)接收天線的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來波的極化 方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線也就完全接方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）

19、完全正交時(shí)，接收天線也就完全接 收不到來波的能量，這時(shí)稱來波與接收天線極化是隔離的。收不到來波的能量，這時(shí)稱來波與接收天線極化是隔離的。 極化損失極化損失基本概念基本概念天線的概念天線的概念 隔離代表饋送到一種極化的信號(hào)在另外一種極化中出 現(xiàn)的比例。 1000mW (即即1W)1mW在這種情況下的隔離為在這種情況下的隔離為10log(1000mW/1mW) = 30dB （極化）隔離極化）隔離基本概念基本概念天線的概念天線的概念 導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān).如果導(dǎo)線位置如由于兩導(dǎo)線的距離很近，且兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消，因而輻射很微

20、弱。如果將兩導(dǎo)線張開，這時(shí)由于兩導(dǎo)線的電流方向相同，由兩導(dǎo)線所產(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)線的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線的電流很小，輻射很微弱. 當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線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)線稱為振子。 天線輻射電磁波的原理天線輻射電磁波的原理基本概念基本概念天線的原理天線的原理 天線可視為一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)天線可視為一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)基本概念基本概念天線的原理天線的原理基本概念基本概念天線的原理天線的原理 同軸線變化為天線同軸線變化為天線 兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長(zhǎng)度為四分兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長(zhǎng)

21、度為四分 之一波長(zhǎng)。全長(zhǎng)與波長(zhǎng)相等的振子，稱為全波對(duì)稱振子。之一波長(zhǎng)。全長(zhǎng)與波長(zhǎng)相等的振子，稱為全波對(duì)稱振子。 將振子折合起來的，稱為折合振子。將振子折合起來的，稱為折合振子。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)稱振子在波長(zhǎng)的對(duì)稱振子在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)稱振子對(duì)稱振子基本概念基本概念天線的概念天線的概念基本概念基本概念天線的原理天線的原理 半波振子上的場(chǎng)分布半波振子上的場(chǎng)分布 天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信

22、號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗稱為天線的輸入阻抗。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?gòu)奶炀€進(jìn)入饋線的有效信號(hào)功率。因此，必須使電抗分量盡可分量會(huì)減少?gòu)奶炀€進(jìn)入饋線的有效信號(hào)功率。因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。 輸入阻抗與天線的結(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)稱饋電的半波長(zhǎng)導(dǎo)線，其輸入阻抗為（稱饋電的半波長(zhǎng)導(dǎo)線，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

23、子長(zhǎng)度縮短時(shí)，就可以消除其中的電抗分量，使天線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，即使半波振子的輸入阻抗為73.173.1歐（標(biāo)稱歐（標(biāo)稱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)稱歐（標(biāo)稱300300歐）。歐）。 天線的輸入阻抗天線的輸入阻抗基本

24、概念基本概念天線的概念天線的概念 天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。 對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來的對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來的 電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常 用方向圖來表示用方向圖來表示. . 方向圖可用來說明天線在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)方向圖可用來說明天線在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā) 射或接收電磁波的能力。射或接收電磁波的能力。 天線的方向性天線的方向性基本概念基本概念天線的概念天線的概念 天線輻射電磁波是有方向性的，它表示

25、天線向一定方天線輻射電磁波是有方向性的，它表示天線向一定方面輻射電磁波的能力。反之，作為接收天線的方向性表示面輻射電磁波的能力。反之，作為接收天線的方向性表示了它接收不同方向來的電磁波的能力。我們通常用垂直平了它接收不同方向來的電磁波的能力。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來表示天線的方向性，并稱為天線輻射的方向大小的曲線來表示天線的方向性，并稱為天線輻射的方向圖。同時(shí)用半功率點(diǎn)之間的夾角表示了天線方向圖中的水圖。同時(shí)用半功率點(diǎn)之間的夾角表示了天線方向圖中的水平波束寬度及垂直波束寬度。平波束寬度及垂直

26、波束寬度。 天線輻射的方向圖天線輻射的方向圖基本概念基本概念天線的概念天線的概念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)15 (eg)垂直面方向圖垂直面方向圖立體方向圖立體方向圖 天線輻射的方向圖天線輻射的方向圖基本概念基本概念天線的概念天線的概念（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 天線輻射的方向圖天線輻射的方向圖基本概念基本概念天線的概念天線的概念 天線的方向圖天線的方向圖基本概念基本概念天線的概念天線的概念 無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻無

27、論是發(fā)射天線還是接收天線，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)天線所能輸率范圍內(nèi)工作的，通常，工作在中心頻率時(shí)天線所能輸 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)此可定義天線的頻率帶寬。小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。 有幾種不同的定義：有幾種不同的定義： 一種是指天線增益下降三分貝時(shí)的頻帶寬度；一種是指天線增益下降三分貝時(shí)的頻帶寬度； 一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說，就在移動(dòng)通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的

28、說，就 是當(dāng)天線的輸入駐波比是當(dāng)天線的輸入駐波比1.51.5時(shí)，天線的工作帶寬。時(shí)，天線的工作帶寬。 天線的工作頻率范圍（帶寬）天線的工作頻率范圍（帶寬）基本概念基本概念天線的概念天線的概念在在 820 MHz 1/2 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 為為 180mm, 在在890 MHz 為為 170mm 175mm對(duì)對(duì) 850MHz 將是最佳的將是最佳的該天線的頻帶寬度該天線的頻帶寬度 = 890 - 820 = 70MHz 當(dāng)天線的工作波長(zhǎng)不是最佳時(shí)天線性能要下降，在天線工當(dāng)天線的工作波長(zhǎng)不是最佳時(shí)天線性能要下降，在天線工作頻帶內(nèi)，天線性能下降不多，仍然是可以接受的。作頻帶內(nèi)，天線性能下降不多，仍然是可以接受

29、的。在在 850MHz 1/2 波長(zhǎng)振波長(zhǎng)振子最佳子最佳在在 890MHz天線振子天線振子在在820MHz 天線波長(zhǎng)及頻帶與性能的關(guān)系天線波長(zhǎng)及頻帶與性能的關(guān)系基本概念基本概念天線的概念天線的概念 天線的駐波比天線的駐波比基本概念基本概念天線的概念天線的概念天線駐波比天線駐波比表示天饋線 與基站（收發(fā)信機(jī)）匹 配程度的指標(biāo)。駐波比的定義：駐波比的定義： Umax饋線上波腹電壓； Umin饋線上波節(jié)電壓。ZA天線B饋線AZiABZinTZcUmaxUUmin是由于入射波能量傳輸?shù)教炀€輸入端B未被全部吸收（輻射）、產(chǎn)生反射波，迭加而形成的。VSWR越大，反射越大，匹配越差。那么，駐波比差，到底有哪

30、些壞處？在工程上可以接受的 駐波比是多少？一個(gè)適當(dāng)?shù)鸟v波比指標(biāo)是要在損失能量的數(shù)量與制造成本之間進(jìn)行折中權(quán)衡的。 1、VSWR1，說明輸進(jìn)天線的功率有一部分被反射回來，從而降低了天線的輻射功率； 2、增大了饋線的損耗。7/8電纜損耗4dB/100m，是在VSWR=1（全匹配）情況下測(cè)的；有了反射功率，就增大了能量損耗，從而降低了饋線向天線的輸入功率； 3、在饋線輸入端A，失配嚴(yán)重時(shí)，發(fā)射機(jī)T的輸出功率達(dá)不到設(shè)計(jì)額定值。 駐波比的產(chǎn)生駐波比的產(chǎn)生基本概念基本概念天線的概念天線的概念 經(jīng)過計(jì)算，駐波比對(duì)天線反射功率、所增大的饋線損耗與完全匹配（VSWR=1）時(shí)相比，所減小的總輻射功率的關(guān)系如下：

31、VSRW=3.0VSRW=3.0時(shí)時(shí)，天線反射25%的功率（1.25dB），饋線新增損耗0.9dB，與完全匹配（VSRW=1）相比，功率多損失40%(2.15dB)； VSWR=1.5VSWR=1.5時(shí)時(shí)，天線反射4%的功率（0.17dB），饋線新增損耗0.19dB，與完全匹配（VSWR=1）相比，功率多損失8%(0.36dB)； VSWR=1.4VSWR=1.4時(shí)時(shí)，天線反射2.8%的功率（0.12dB），饋線新增損耗0.09dB，與完全匹配（VSWR=1）相比，功率多損失4.7%(0.21dB)； VSWR=1.3VSWR=1.3時(shí)時(shí)，天線反射1.7%的功率（0.07dB），饋線新增損耗0

32、.06dB，與完全匹配（VSWR=1）相比，功率多損失2.9%(0.13dB)。 可見，VSWR=1.3VSWR=1.3與與VSWR=1.5VSWR=1.5相比相比，功率損失僅減少了功率損失僅減少了0.23dB0.23dB，這在移動(dòng)通信的衰落傳播中，影響基本可以忽略影響基本可以忽略。然而天線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天線的概念天線的概念頂視頂視側(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)稱振子具有一個(gè)單一的對(duì)稱振子具有“面包圈面包圈” ”

33、形的方向圖。形的方向圖。 天線的方向圖天線的方向圖基本概念基本概念天線的概念天線的概念 天線的增益天線的增益基本概念基本概念天線的概念天線的概念 增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與 理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方理想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。增益一般與天線方向圖有關(guān)，方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關(guān)，方 向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。在這兒增益在這兒增益= 10log(4mW/1mW) = 6dBd一個(gè)對(duì)稱臺(tái)振子一個(gè)對(duì)稱臺(tái)振子假設(shè)在

34、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)稱振子個(gè)對(duì)稱振子 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)稱振子對(duì)稱振子基本概念基本概念天線的概念天線的概念對(duì)稱振子組陣能夠控制輻射能構(gòu)成“扁平的面包圈” 在我們的在我們的“扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線”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, “扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線” 與單個(gè)對(duì)稱振子相比的增益為與單個(gè)對(duì)稱振子相比的增益為10log(8mW/1mW) = 9dBd “扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線 ”將在接收機(jī)中有將在接收機(jī)中有8mW功率

35、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)天線天線 利用反射板可把輻射能控制聚集到一個(gè)方向上，反反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線。射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線。 天線方向圖天線方向圖基本概念基本概念天線的概念天線的概念一個(gè)單一對(duì)稱振子具有面一個(gè)單一對(duì)稱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)天線與對(duì)稱振子相比較一個(gè)天線與對(duì)稱振子相比較的增益的增益用用“dBd”表示表示一個(gè)天線與各向同性輻射器一個(gè)天線與各向同性輻射器相比較的增益用相比較的增益用“dBi

36、”表示表示例如例如: 3dBd = 5.17dBi2.17dB 對(duì)稱振子的增益為對(duì)稱振子的增益為2.17dB dBd dBd和和dBidBi的區(qū)別的區(qū)別基本概念基本概念天線的概念天線的概念以以dB表示的前后比表示的前后比 = 10 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為前后比。它大，天方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向接收性能就好?；景氩ㄕ褡犹炀€的前后比為，所線定向接收性能就好。基本半波振子天線的前后比為，所以對(duì)來自振子前后的相同信號(hào)

37、電波具有相同的接收能力。以對(duì)來自振子前后的相同信號(hào)電波具有相同的接收能力。前向功率前向功率 天線的前后比天線的前后比基本概念基本概念天線的概念天線的概念反向功率反向功率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)10dB 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

38、中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功稱為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率（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，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天線的概念天線的概念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天線的概念天線的概念基本概念基本概念天線的概念天線的概念 全向天線增益與垂直波瓣寬全向天線增益與垂直波瓣寬度度 9dBd 9dBd全向天線全向天線基本概念基本概念天線的概念天線的概念 各類天線各類

39、天線( (圖示圖示) )基本概念基本概念天線的概念天線的概念 拋物面天線拋物面天線基本概念基本概念天線的概念天線的概念0。、rFZD 由拋物反射面的幾何關(guān)由拋物反射面的幾何關(guān)系可得反射面的方程為：系可得反射面的方程為：在直角坐標(biāo)中在直角坐標(biāo)中r24F(FZ) 在極坐標(biāo)中在極坐標(biāo)中 F/cos2( /2)式中式中F是焦距；是焦距；D是直徑；是直徑； 是焦點(diǎn)到反射面的距離；是焦點(diǎn)到反射面的距離； 是 與 是 與 Z 軸 的 夾 角 。軸 的 夾 角 。反射面的半張角反射面的半張角 0 0與與F/DF/D的的關(guān)系為：關(guān)系為：DFTan41210 拋物面天線的簡(jiǎn)單幾何關(guān)系拋物面天線的簡(jiǎn)單幾何關(guān)系 幾種

40、常用的反射面天線幾種常用的反射面天線基本概念基本概念天線的概念天線的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)置還可分為單反射面天線和雙反射面天線，雙反射面天線由按反射面的設(shè)置還可分為單反射面天線和雙反射面天線，雙反射面天線由一次（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。 反射面天線的增益和瓣寬與天線饋源的方向圖形狀有關(guān)，與它對(duì)反射面天線的增益和瓣寬與天線饋源的方向圖形狀有關(guān)，與它對(duì)反射面邊緣的照

41、射電平有關(guān)。如果饋源對(duì)反射面的照射是均勻的天線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增益就高，但同時(shí)天線的旁瓣也高，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。考慮增益和旁瓣要求，在反射面邊緣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 的拋物反射面天線的增益和主瓣寬度可用下列公式的拋物反射面天線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 拋物面天線的增益與瓣寬拋物面天線的增益與瓣寬基本概念基本

42、概念天線的概念天線的概念2DG度D705 .0 拋物面天線的帶寬拋物面天線的帶寬基本概念基本概念天線的概念天線的概念 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)單反射面天線其極化旋向與饋源極化旋向相反，對(duì)雙反射面天線其極化旋向與饋源極化旋向相同。對(duì)化旋向相反，對(duì)雙反射面天線其極化旋向與饋源極化旋向相同。對(duì)于單線極化應(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

43、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采用拋物面天線其直徑至少就要采用拋物面天線其直徑至少就要1.8m。因此它主要適用于超短波高頻段和微波頻段。以天線口徑為。因此它主要適用于超短波高頻段和微波頻段。以天線口徑為50cm，工作頻率為，工作頻率為11GHz 的拋物面天線為例，其增益約為的拋物面天線為例，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

44、，在在這種情況下，在10公里距離上架設(shè)的該種天線波束對(duì)準(zhǔn)偏離公里距離上架設(shè)的該種天線波束對(duì)準(zhǔn)偏離目標(biāo)方向目標(biāo)方向1.9度，即偏開度，即偏開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)天線的調(diào)整對(duì)時(shí)，其收發(fā)天線的調(diào)整對(duì)準(zhǔn)要比工作頻率為準(zhǔn)要比工作頻率為1GHz時(shí)難得多。時(shí)難得多?；靖拍罨靖拍钐炀€的概念天線的概念 相關(guān)天線增益與水平波瓣寬相關(guān)天線增益與水平波瓣寬度度 一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益越一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益越 高。當(dāng)旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似高。當(dāng)

45、旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似 表示：表示： HEdBiG5.05.02227000log10HEdBiG5.05.02232000log10反射面天線，則由于有效照射效率因素的影響，故：反射面天線，則由于有效照射效率因素的影響，故： 天線增益與方向圖的關(guān)系天線增益與方向圖的關(guān)系基本概念基本概念天線的概念天線的概念基本概念基本概念天線的概念天線的概念 天線增益與方向圖半功率波瓣寬度的關(guān)系天線增益與方向圖半功率波瓣寬度的關(guān)系 為使波束指向朝向地面，需要天線下傾為使波束指向朝向地面，需要天線下傾無下傾無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10時(shí)，水

46、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變。 天線的下傾天線的下傾基本概念基本概念天線的概念天線的概念6 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天線的概念天線的概念 天線波束下傾的演示天線波束下傾的演示基本概念基本概念天線的概念天線的概念 天線波束下傾的作用天線波束下傾的作用基本概念基本概念天線的概念天線的概念 控制覆蓋 減小交調(diào) 電下傾的實(shí)現(xiàn)方式電下傾的實(shí)現(xiàn)方式 右圖天線輻射的水平波束寬度決定了天線輻射的電磁波水平天線輻射的水平波束寬度決定了天線輻射的電磁波水平 覆蓋的范圍覆蓋

47、的范圍 天線垂直波束寬度決定了傳輸距離及縱向覆蓋。天線垂直波束寬度決定了傳輸距離及縱向覆蓋。 天線參數(shù)在無線組網(wǎng)中的作用天線參數(shù)在無線組網(wǎng)中的作用基本概念基本概念天線的概念天線的概念 連接天線和發(fā)射（或接收）機(jī)輸出（或輸入）端的導(dǎo)線稱連接天線和發(fā)射（或接收）機(jī)輸出（或輸入）端的導(dǎo)線稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號(hào)能量。為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號(hào)能量。 因此它應(yīng)能將天線接收的信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)因此它應(yīng)能將天線接收的信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，或?qū)l(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)以最小的損耗傳送到發(fā)射天線輸入端，或?qū)l(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)以最小的損耗傳送到發(fā)射天

48、線的輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號(hào)。這樣，的輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號(hào)。這樣，就要求傳輸線必須屏蔽或平衡。就要求傳輸線必須屏蔽或平衡。 當(dāng)傳輸線的幾何長(zhǎng)度等于或大于所傳送信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí)就叫當(dāng)傳輸線的幾何長(zhǎng)度等于或大于所傳送信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí)就叫做長(zhǎng)傳輸線，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)線。做長(zhǎng)傳輸線，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)線。 傳輸線及饋線傳輸線及饋線基本概念基本概念傳輸線的概念傳輸線的概念 超短波段的傳輸線一般有兩種：平行線傳輸線和同軸電纜超短波段的傳輸線一般有兩種：平行線傳輸線和同軸電纜傳輸線（微波傳輸線有波導(dǎo)和微帶等）傳輸線（微波傳輸線有波導(dǎo)和微帶等） 。平行線傳輸線通常。平行線傳輸線通常由兩根平行的導(dǎo)

49、線組成。它是對(duì)稱式或平衡式的傳輸線。這種由兩根平行的導(dǎo)線組成。它是對(duì)稱式或平衡式的傳輸線。這種饋線損耗大，不能用于饋線損耗大，不能用于UHFUHF頻段。同軸電纜傳輸線的兩根導(dǎo)線頻段。同軸電纜傳輸線的兩根導(dǎo)線為芯線和屏蔽銅網(wǎng)，因銅網(wǎng)接地，兩根導(dǎo)體對(duì)地不對(duì)稱，因此為芯線和屏蔽銅網(wǎng)，因銅網(wǎng)接地，兩根導(dǎo)體對(duì)地不對(duì)稱，因此叫做不對(duì)稱式或不平衡式傳輸線。同軸電纜工作頻率范圍寬，叫做不對(duì)稱式或不平衡式傳輸線。同軸電纜工作頻率范圍寬，損耗小，對(duì)靜電耦合有一定的屏蔽作用，但對(duì)磁場(chǎng)的干擾卻無損耗小，對(duì)靜電耦合有一定的屏蔽作用，但對(duì)磁場(chǎng)的干擾卻無能為力。使用時(shí)切忌與有強(qiáng)電流的線路并行走向，也不能靠近能為力。使用時(shí)切

50、忌與有強(qiáng)電流的線路并行走向，也不能靠近低頻信號(hào)線路。低頻信號(hào)線路。 傳輸線的種類傳輸線的種類基本概念基本概念傳輸線的概念傳輸線的概念 無限長(zhǎng)傳輸線上各點(diǎn)電壓與電流的比值等于特性阻抗，無限長(zhǎng)傳輸線上各點(diǎn)電壓與電流的比值等于特性阻抗，用符號(hào)。表示。同軸電纜的特性阻抗用符號(hào)。表示。同軸電纜的特性阻抗 。138/138/r rlog(D/d) log(D/d) 。通常通常。=50=50/ /或或7575 式中，式中，D D為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑；為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑；d d為其芯線外徑；為其芯線外徑；r r為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。 由上式不難看出，饋線特性

51、阻抗與導(dǎo)體直徑、導(dǎo)體間距由上式不難看出，饋線特性阻抗與導(dǎo)體直徑、導(dǎo)體間距和導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，與饋線長(zhǎng)短、工作頻率以及和導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，與饋線長(zhǎng)短、工作頻率以及饋線終端所接負(fù)載阻抗大小無關(guān)。饋線終端所接負(fù)載阻抗大小無關(guān)。 傳輸線的特性阻抗傳輸線的特性阻抗基本概念基本概念傳輸線的概念傳輸線的概念 信號(hào)在饋線里傳輸，除有導(dǎo)體的電阻損耗外，還有絕信號(hào)在饋線里傳輸，除有導(dǎo)體的電阻損耗外，還有絕 緣材料的介質(zhì)損耗。這兩種損耗隨饋線長(zhǎng)度的增加和工作緣材料的介質(zhì)損耗。這兩種損耗隨饋線長(zhǎng)度的增加和工作 頻率的提高而增加。因此，應(yīng)合理布局盡量縮短饋線長(zhǎng)度。頻率的提高而增加。因此，應(yīng)合理布局盡量縮

52、短饋線長(zhǎng)度。損耗的大小用衰減常數(shù)表示。單位用分貝（損耗的大小用衰減常數(shù)表示。單位用分貝（dBdB）米或分）米或分貝百米表示。貝百米表示。 這里順便再說明一下分貝的概念，當(dāng)輸入功率為。輸這里順便再說明一下分貝的概念，當(dāng)輸入功率為。輸出功率為時(shí)，傳輸損耗可用出功率為時(shí)，傳輸損耗可用表示，表示，(dB)(dB)1010log(log(。/ /)()(分貝分貝) )。 饋線衰減常數(shù)饋線衰減常數(shù)基本概念基本概念傳輸線的概念傳輸線的概念 什么叫匹配？我們可簡(jiǎn)單地認(rèn)為，饋線終端所接負(fù)載阻什么叫匹配？我們可簡(jiǎn)單地認(rèn)為，饋線終端所接負(fù)載阻抗抗等于饋線特性阻抗。時(shí)，稱為饋線終端是匹配連接等于饋線特性阻抗。時(shí)，稱為

53、饋線終端是匹配連接的。當(dāng)使用的終端負(fù)載是天線時(shí)，如果天線振子較粗，輸入的。當(dāng)使用的終端負(fù)載是天線時(shí)，如果天線振子較粗，輸入阻抗隨頻率的變化就較小，容易和饋線保持匹配，這時(shí)振子阻抗隨頻率的變化就較小，容易和饋線保持匹配，這時(shí)振子的工作頻率范圍就較寬。反之，則較窄。的工作頻率范圍就較寬。反之，則較窄。 在實(shí)際工作中，天線的輸入阻抗還會(huì)受周圍物體存在和在實(shí)際工作中，天線的輸入阻抗還會(huì)受周圍物體存在和雜散電容的影響。為了使饋線與天線嚴(yán)格匹配，在架設(shè)天線雜散電容的影響。為了使饋線與天線嚴(yán)格匹配，在架設(shè)天線時(shí)還需要通過測(cè)量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的結(jié)構(gòu)，或加裝匹配裝時(shí)還需要通過測(cè)量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的結(jié)構(gòu)，或加裝匹

54、配裝置。置。 匹配的概念匹配的概念基本概念基本概念傳輸線的概念傳輸線的概念電纜電纜 50 ohms 天線天線 50 ohms 80 ohms要獲得良好的電性能阻抗必須匹配。要獲得良好的電性能阻抗必須匹配。 匹配和失配例匹配和失配例基本概念基本概念傳輸線的概念傳輸線的概念 當(dāng)饋線和天線匹配時(shí)，高頻能量全部被負(fù)載 吸收，饋線上只有入射波，沒有反射波。饋線上 各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點(diǎn)的阻抗都 等于它的特性阻抗。 而當(dāng)天線和饋線不匹配時(shí)，也就是天線阻抗 不等于饋線特性阻抗時(shí)，負(fù)載就不能全部將饋線 上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只能吸收部分能量。 入射波的一部分能量反射回來形成反射波。 反射損耗反射

55、損耗基本概念基本概念傳輸線的概念傳輸線的概念 反射損耗示例反射損耗示例基本概念基本概念傳輸線的概念傳輸線的概念9.5 W80 ohms50 ohms朝前朝前: 10W返回返回: 0.5W這里的反射損耗為這里的反射損耗為 10log(10/0.5) = 13dBVSWR 是是反射損耗的另一種計(jì)量反射損耗的另一種計(jì)量 在不匹配的情況下在不匹配的情況下, ,饋線上同時(shí)存在入射波和反射波。兩者疊加，在饋線上同時(shí)存在入射波和反射波。兩者疊加，在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相減為最小

56、，形成波節(jié)。其它各點(diǎn)的振幅則介反射波相位相反的地方振幅相減為最小，形成波節(jié)。其它各點(diǎn)的振幅則介于波幅與波節(jié)之間。這種合成波稱為駐波。反射波和入射波幅度之比叫作于波幅與波節(jié)之間。這種合成波稱為駐波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。反射系數(shù)。 反射波幅度反射波幅度 （。）。） 反射系數(shù)反射系數(shù) 入射波幅度入射波幅度 （。）。） 駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比(VSWR)(VSWR) 駐波波腹電壓幅度最大值駐波波腹電壓幅度最大值max max （1+1+） 駐波系數(shù)駐波系數(shù) 駐波波節(jié)電壓輻度最小值駐波波節(jié)電壓輻

57、度最小值min min （1-1-） 終端負(fù)載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數(shù)越小，駐波系數(shù)越接近于終端負(fù)載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數(shù)越小，駐波系數(shù)越接近于，匹配也就越好。，匹配也就越好。 饋線和天線的電壓駐波比饋線和天線的電壓駐波比基本概念基本概念傳輸線的概念傳輸線的概念駐駐波波比比、反反射射損損耗耗和和反反射射系系數(shù)數(shù)基本概念基本概念傳輸?shù)母拍顐鬏數(shù)母拍?電源、負(fù)載和傳輸線，根據(jù)它們對(duì)地的關(guān)系，都可以分電源、負(fù)載和傳輸線，根據(jù)它們對(duì)地的關(guān)系，都可以分成平衡和不平衡兩類。若電源兩端與地之間的電壓大小相等，成平衡和不平衡兩類。若電源兩端與地之間的電壓大小相等，極性相反，就稱為平衡電源，否則稱

58、為不平衡電源；與此相極性相反，就稱為平衡電源，否則稱為不平衡電源；與此相似，若負(fù)載兩端或傳輸線兩導(dǎo)體與地之間阻抗相同，則稱為似，若負(fù)載兩端或傳輸線兩導(dǎo)體與地之間阻抗相同，則稱為平衡負(fù)載或平衡（饋線）傳輸線，否則為不平衡負(fù)載或不平平衡負(fù)載或平衡（饋線）傳輸線，否則為不平衡負(fù)載或不平衡（饋線）傳輸線。衡（饋線）傳輸線。 在不平衡電源或不平衡負(fù)載之間應(yīng)當(dāng)用同軸電纜連接，在不平衡電源或不平衡負(fù)載之間應(yīng)當(dāng)用同軸電纜連接，在平衡電源與平衡負(fù)載之間應(yīng)當(dāng)用平行（饋線）傳輸線連接，在平衡電源與平衡負(fù)載之間應(yīng)當(dāng)用平行（饋線）傳輸線連接，這樣才能有效地傳輸電磁能，否則它們的平衡性或不平衡性這樣才能有效地傳輸電磁能，

59、否則它們的平衡性或不平衡性將遭到破壞而不能正常工作。為了解決這個(gè)問題，通常在中將遭到破壞而不能正常工作。為了解決這個(gè)問題，通常在中間加裝間加裝“平衡不平衡平衡不平衡”的轉(zhuǎn)換裝置，一般稱為平衡變換器。的轉(zhuǎn)換裝置，一般稱為平衡變換器。 平衡裝置平衡裝置基本概念基本概念傳輸?shù)母拍顐鬏數(shù)母拍?又稱又稱“”形平衡變換器，它用于不平衡饋線與平衡負(fù)載形平衡變換器，它用于不平衡饋線與平衡負(fù)載連接時(shí)的平衡變換，并有阻抗變換作用。連接時(shí)的平衡變換，并有阻抗變換作用。 移動(dòng)通信系統(tǒng)中，采用的同軸電纜通常特性阻抗為移動(dòng)通信系統(tǒng)中，采用的同軸電纜通常特性阻抗為5050歐，歐，所以還必須采用適當(dāng)間距的振子將折合式半波振子

60、天線的阻所以還必須采用適當(dāng)間距的振子將折合式半波振子天線的阻抗調(diào)整到抗調(diào)整到200200歐左右，才能實(shí)現(xiàn)最終與主饋線歐左右，才能實(shí)現(xiàn)最終與主饋線5050歐同軸電纜的歐同軸電纜的阻抗匹配。阻抗匹配。/2RL/2RL/2 二分之一波長(zhǎng)平衡變換器二分之一波長(zhǎng)平衡變換器基本概念基本概念傳輸?shù)母拍顐鬏數(shù)母拍?/4波長(zhǎng)波長(zhǎng) 利用四分之一波長(zhǎng)短路傳輸線終端為高頻開路的性質(zhì)實(shí)利用四分之一波長(zhǎng)短路傳輸線終端為高頻開路的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)天線平衡輸入端口與同軸饋線不平衡輸出端口之間的現(xiàn)天線平衡輸入端口與同軸饋線不平衡輸出端口之間的平衡平衡- -不不平衡變換。平衡變換。000ZltgjZltgjZZZZLLin 四分之一波長(zhǎng)