北京日訊天線知識(shí)

1、1天饋線知識(shí)介紹天饋線知識(shí)介紹日訊科技2課程內(nèi)容第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)無線電波和超短波的基本知識(shí)第二章第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線輻射電磁波的基本原理第三章第三章 基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)3第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)1、無線電波的基本知識(shí)、無線電波的基本知識(shí)1、1 無線電波的概念無線電波的概念:無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂電場和磁場在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳播方向。直于傳播方向。4第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)無線電波和光波一樣，它的傳播速

2、度和傳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。我們用公里秒表于光速。我們用公里秒表示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：/ /（）1/21/2，式中，式中為傳播媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。為傳播媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。無線電波無線電波類似一個(gè)類似一個(gè)池塘上的波紋，在傳池塘上的波紋，在傳播時(shí)波會(huì)減弱播時(shí)波會(huì)減弱。5第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)電磁波電磁波的傳播的傳播電場電場電場電場電場電場振子振子電波傳輸方向電波傳輸方向磁場磁場磁場磁場6第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)無線電波的波長、頻率和傳播速度的關(guān)

3、系：無線電波的波長、頻率和傳播速度的關(guān)系：可用式可用式 / / 表示。在公式中，為速度，表示。在公式中，為速度，單位為米單位為米/ /秒；秒； 為頻率，單位為赫芝；為頻率，單位為赫芝；為波長，單為波長，單位為米。由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無線電波位為米。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，因此波長也不在不同的媒質(zhì)中傳播時(shí)，速度是不同的，因此波長也不一樣。一樣。波長波長7第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)無線電波在空間傳播時(shí)，其電場方向是按一定的規(guī)律而無線電波在空間傳播時(shí)，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。變化的，這種現(xiàn)象

4、稱為無線電波的極化。8第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)什么是天線？什么是天線？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)B B l la ah h blahb l a hblah9第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)1.3 天線的極化天線的極化天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向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度傾斜的度傾斜的極化極化10第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)雙極化天線雙極化天線兩個(gè)天線為一個(gè)

5、整體，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。V/H (垂直垂直/水平水平)傾斜傾斜 (+/- 45)11第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)1.4 圓極化波圓極化波如果電波在傳播過程中電場的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作如果電波在傳播過程中電場的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波。旋轉(zhuǎn)過程中，如果電場的幅度，即大小保持不橢圓極化波。旋轉(zhuǎn)過程中，如果電場的幅度，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)針方向旋轉(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波。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。 垂直極化波

6、要用具有垂直極化特性的天線來接收，水平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。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；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具有左旋圓極化特性的天線來接收。當(dāng)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極化方向不一致時(shí)，在接收過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。程中通常都要產(chǎn)生極化損失。12第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)1.5 極化損失極化損失當(dāng)來波的極化方

7、向與接收天線的極化方向不一當(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：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；失，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）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收

8、不到來波的能完全正交時(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。量，這時(shí)稱來波與接收天線極化是隔離的。13第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)1.6 (極化極化)隔離隔離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) = 30dB14第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)2 2 超短波的傳播超短波的傳播無線電波的波長不同，傳播特點(diǎn)也不完全相同。無線電波的波長不同，傳播特點(diǎn)也不完全相同。目前目前GSMGS

9、M和和CDMACDMA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UHFUHF（特高頻）（特高頻）超短波段，其高端屬于微波。超短波段，其高端屬于微波。 2.1 2.1 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，波長較短，它的地面超短波和微波的頻率很高，波長較短，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，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。它主要是由空間波來傳播的。15第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)直視距離和發(fā)射天線以及接收天線的直視距離和發(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。高度有

10、關(guān)系，并受到地球曲率半徑的影響。由簡單的幾何關(guān)系式可知由簡單的幾何關(guān)系式可知 AB3.57( HT 1/21/2 +HR 1/2 1/2 )(公里公里) BARTRRO接收天線高HR發(fā)射天線高HT16第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)2.2 2.2 電波的多徑傳播電波的多徑傳播電波除了直接傳播外，遇到障礙物，例如，山丘、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，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)接收天線的超短波不僅有直射波，還有反射波，這種到達(dá)接收天線的超短波不僅有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象就叫多徑傳輸。現(xiàn)象就叫多徑傳輸

11、。 由于多途徑傳播使得信號(hào)場強(qiáng)分布相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)很由于多途徑傳播使得信號(hào)場強(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)場強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場強(qiáng)減化，因此，有的地方信號(hào)場強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場強(qiáng)減弱。另外，不同的障礙物對(duì)電波的反射能力也不同。弱。另外，不同的障礙物對(duì)電波的反射能力也不同。17第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí) 多徑傳播與反射多徑傳播與反射18第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)用分集接收改善信號(hào)電平用分集接收改善信號(hào)電平19第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)2.2. 電波的繞射傳播

12、電波的繞射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，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)形成所謂的弱，在高大建筑物后面會(huì)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物的距信號(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)。離及建筑物的高度有關(guān)，還和頻率有關(guān)。也就是說，頻率越高，建筑物越高、越近，影響越大。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、越遠(yuǎn)

13、，影響越小。相反，頻率越低，建筑物越矮、越遠(yuǎn)，影響越小。 因此，架設(shè)天線選擇基站場地時(shí)，必須按上述原則來考慮因此，架設(shè)天線選擇基站場地時(shí)，必須按上述原則來考慮對(duì)繞射傳播可能產(chǎn)生的各種不利因素，并努力加以避免。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。20問題 無線電波的概念是什么？無線電波的概念是什么？ 無線電波的波長、頻率和傳播速度的關(guān)系？無線電波的波長、頻率和傳播速度的關(guān)系？ 解釋無線電波的繞射現(xiàn)象？解釋無線電波的繞射現(xiàn)象？ 水平極化波和垂直極化波的區(qū)別是什么？（請(qǐng)圖水平極化波和垂直極化波的區(qū)別是什么？（請(qǐng)圖示）示）21解答 無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在無

14、線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳播方向?？臻g是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳播方向。 可用式可用式 / / 表示。在公式中，為速度，單位為米表示。在公式中，為速度，單位為米/ /秒；秒； 為頻率，單位為赫芝；為頻率，單位為赫芝；為波長，單位為米。由上述關(guān)系式為波長，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，因此波長也不一樣。是不同的，因此波長也不一樣。 電波在傳播途徑上遇到障礙物時(shí)，總是力圖繞過障礙物，再向電波在傳播途徑上遇到障礙物時(shí)

15、，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。前傳播。這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。22解答無線電波在空間傳播時(shí)，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，無線電波在空間傳播時(shí)，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場方向稱為電波這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為的極化方向。如果電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場方向與地面平行，則稱它為水平垂直極化波。如果電波的電場方向與地面平行，則稱它為水平極化波極化波。23小結(jié) 本章介紹了無線電波和超短波的基本知識(shí)，其中

16、本章介紹了無線電波和超短波的基本知識(shí)，其中主要包括的內(nèi)容有：無線電波的概念、無線電波主要包括的內(nèi)容有：無線電波的概念、無線電波的極化、天線的概念、天線的極化、圓極化波、的極化、天線的概念、天線的極化、圓極化波、極化損失、極化隔離、超短波和微波的視距傳播、極化損失、極化隔離、超短波和微波的視距傳播、電波的多徑傳播、電波的繞射傳播等方面的內(nèi)容。電波的多徑傳播、電波的繞射傳播等方面的內(nèi)容。 通過對(duì)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該對(duì)無線電波和超短波的通過對(duì)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該對(duì)無線電波和超短波的特性有一定的了解，掌握這部分和天線相關(guān)的知特性有一定的了解，掌握這部分和天線相關(guān)的知識(shí)。同時(shí)，通過課后習(xí)題的學(xué)習(xí)，可以對(duì)這部分識(shí)

17、。同時(shí)，通過課后習(xí)題的學(xué)習(xí)，可以對(duì)這部分的知識(shí)加以鞏固。的知識(shí)加以鞏固。24課程內(nèi)容第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)無線電波和超短波的基本知識(shí)第二章第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線輻射電磁波的基本原理第三章第三章 基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)25第二章 天線輻射電磁波的基本原理導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，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)線的長短和形狀有關(guān)輻射的能力與導(dǎo)線的長短和形狀有關(guān). 當(dāng)導(dǎo)線的長度增大到可與波長相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的當(dāng)導(dǎo)線的長度增大到可與波長相比擬時(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。通常將上電流就大大增加，因而就

18、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)線稱為振子述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。 26第二章 天線輻射電磁波的基本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)27第二章 天線輻射電磁波的基本原理同軸線變化為天線同軸線變化為天線28第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.1 對(duì)稱振子（半波振子）對(duì)稱振子（半波振子）兩臂長度相等的振子叫做對(duì)稱振子，也叫半波振子。兩臂長度相等的振子叫做對(duì)稱振子，也叫半波振子。振子振子1/2波長波長1/4波長波長1/4波長波長1/2波長波長波長波長一個(gè)一個(gè)1/2波長的對(duì)稱振子波長的對(duì)稱振子 在在800MHz 約約 200mm長長 400MHz 約約 400

19、mm 長長29第二章 天線輻射電磁波的基本原理對(duì)稱振子上的場分布對(duì)稱振子上的場分布30第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.2 2.2 天線的輸入阻抗天線的輸入阻抗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，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量信號(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。輸入阻抗的電抗分量會(huì)減少從天線進(jìn)入饋線的和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會(huì)減少從天線進(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。的輸入阻抗

20、為純電阻。 輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長有關(guān)，基本半波振子，輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長有關(guān)，基本半波振子，即由中間對(duì)稱饋電的半波長導(dǎo)線，其輸入阻抗為（即由中間對(duì)稱饋電的半波長導(dǎo)線，其輸入阻抗為（73.173.142.542.5）歐姆。）歐姆。31第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.3 2.3 天線的方向性天線的方向性天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的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)不同方向傳來的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特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

21、常用方向圖來表示性曲線通常用方向圖來表示. .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。的發(fā)射或接收電磁波的能力。32第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線方向圖天線方向圖33第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.4 天線的工作頻率范圍天線的工作頻率范圍(帶寬帶寬)無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的無論是發(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，送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)它

22、所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。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； 另一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。另一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。 34第二章 天線輻射電磁波的基本原理當(dāng)天線的工作波長不是最佳時(shí)天線性能要下降當(dāng)天線的工作波長不是最佳時(shí)天線性能要下降在天線工作頻帶內(nèi)在天線工作頻帶內(nèi),天線性能下降不多天線性能下降不多,仍然是可以接受的仍然是可以接受的。在在 850MHz 1/2 波長振子最波長振子最佳佳在在 890MHz天線振子天線振子在在82

23、0MHz在在 820 MHz 1/2 波長波長 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 = 70MHz35第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.5 天線的功能天線的功能: 控制輻射能量的去向控制輻射能量的去向 在地平面上，為了把信號(hào)集中到所需要的地方，要求把在地平面上，為了把信號(hào)集中到所需要的地方，要求把“面包圈面包圈” 壓成扁平的壓成扁平的。36第二章 天線輻射電磁波的基本原理對(duì)對(duì) 稱稱 振振 子子 組組 陣陣 能能 夠夠 控控 制制 輻輻 射射 能能 構(gòu)構(gòu) 成成 “

24、扁扁 平平 的的 面面 包包 圈圈 ”在這兒增益在這兒增益= 10log(4mW/1mW) = 6dBd 更加集中的信號(hào)更加集中的信號(hào)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功率功率一個(gè)對(duì)稱臺(tái)振子一個(gè)對(duì)稱臺(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 37第二章 天線輻射電磁波的基本原理利用反射板可把輻射能控制聚焦到一個(gè)方向利用反射板可把輻射能控制聚焦到一個(gè)方向反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線在我們的在我們的“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

25、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 “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 “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功率功率 (頂視)天線天線38第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.6 dBd 和和 dBi的區(qū)別的區(qū)別一個(gè)單一對(duì)稱振子一個(gè)單一對(duì)稱振子dipole具具有面包圈形的方向圖輻射有面包圈形的方向圖輻射 一個(gè)各向同性一個(gè)各向同性isotropic的的輻射器在所有方向具有相輻射器在所有方向具有相同的輻射同的輻射一個(gè)天線與對(duì)稱振子相

26、比較的增益一個(gè)天線與對(duì)稱振子相比較的增益用用“dBd”表示表示一個(gè)天線與各向同性輻射器相比較的增一個(gè)天線與各向同性輻射器相比較的增益用益用“dBi”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 39第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.7 前后比：前后比：方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。前向功率前向功率后向功率后向功率以以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

27、向功率反向功率)40第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.8 波束寬度波束寬度120 (eg)峰值峰值 - 10dB點(diǎn)點(diǎn) - 10dB點(diǎn)點(diǎn)60 (eg)峰值峰值 - 3dB點(diǎn)點(diǎn) - 3dB點(diǎn)點(diǎn)15 (eg)PeakPeak - 3dBPeak - 3dB32 (eg)PeakPeak - 10dBPeak - 10dB俯仰面即垂直面方向圖3dB 波束寬度波束寬度方位即水平面方向圖10dB 波束寬度波束寬度41第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.9 天線增益與方向圖的關(guān)系天線增益與方向圖的關(guān)系一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益G越高。越高。當(dāng)旁瓣電

28、平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示當(dāng)旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示其中，其中，Ga為天線增益（為倍數(shù)，計(jì)算時(shí)要換算成為天線增益（為倍數(shù)，計(jì)算時(shí)要換算成dB值）值）23dB,E 與與 23dB,H 分別為天線在兩個(gè)主平面上的波瓣寬分別為天線在兩個(gè)主平面上的波瓣寬度度 Ga = 10 Lg 32000 / （ 23dB,E 23dB,H ） 42第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線增益與方向圖半功率波瓣寬度關(guān)系曲線天線增益與方向圖半功率波瓣寬度關(guān)系曲線43第二章 天線輻射電磁波的基本原理方向圖旁瓣顯示方向圖旁瓣顯示上旁瓣抑制上旁瓣抑制下旁瓣抑制下旁瓣抑制44第二章 天線輻射電

29、磁波的基本原理全向天線增益與垂直波瓣寬度全向天線增益與垂直波瓣寬度45第二章 天線輻射電磁波的基本原理9dBd全向天線全向天線46第二章 天線輻射電磁波的基本原理板狀天線增益與水平波瓣寬度板狀天線增益與水平波瓣寬度90 180 360 半功率波瓣寬度半功率波瓣寬度半波振子半波振子帶反射板的半波振子帶反射板的半波振子帶反射板的兩個(gè)半波振子帶反射板的兩個(gè)半波振子以半波振子以半波振子為參考的增益為參考的增益0dBd3dBd6dBd理論輻射圖理論輻射圖47第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.10天線波束的下傾天線波束的下傾為使波束指向朝向地面為使波束指向朝向地面無下傾無下傾電下傾電下傾機(jī)械下傾機(jī)械下傾

30、48第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線波束下傾的演示天線波束下傾的演示49第二章 天線輻射電磁波的基本原理波束下傾波束下傾用于用于 ：控制覆蓋、減小交調(diào)控制覆蓋、減小交調(diào)兩種方法兩種方法:機(jī)械下傾、電下傾機(jī)械下傾、電下傾50第二章 天線輻射電磁波的基本原理電下傾的產(chǎn)生電下傾的產(chǎn)生無下傾時(shí)無下傾時(shí)在饋電網(wǎng)絡(luò)中在饋電網(wǎng)絡(luò)中路徑長度相等路徑長度相等有下傾時(shí)有下傾時(shí)在饋電網(wǎng)絡(luò)中在饋電網(wǎng)絡(luò)中路徑長度不相等路徑長度不相等51第二章 天線輻射電磁波的基本原理電下傾情況下的波束覆蓋電下傾情況下的波束覆蓋無下傾無下傾電下傾電下傾52第二章 天線輻射電磁波的基本原理機(jī)械下傾情況下的波束覆蓋機(jī)械下傾情況下的波束覆

31、蓋無下傾無下傾機(jī)械下傾機(jī)械下傾53第二章 天線輻射電磁波的基本原理下傾方法的比較下傾方法的比較10電下傾電下傾10機(jī)械下傾機(jī)械下傾6 電下傾電下傾+ 4 機(jī)械下傾機(jī)械下傾54第二章 天線輻射電磁波的基本原理如何實(shí)現(xiàn)可變電下傾如何實(shí)現(xiàn)可變電下傾55問題輸入阻抗的定義是什么？輸入阻抗的定義是什么？波束下傾有哪兩種方法？波束下傾有哪兩種方法？增益的概念是什么？增益的概念是什么？dBd與與dBi的區(qū)別是什么？的區(qū)別是什么？56解答(天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩端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，稱感應(yīng)的信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，稱為天線的輸入阻抗。為天線的輸入阻抗。(分為機(jī)

32、械下傾和電下傾兩種情況分為機(jī)械下傾和電下傾兩種情況(增益是指在輸入功率相等的條件下，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)生的場強(qiáng)的平方之比，即一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場強(qiáng)的平方之比，即功率之比。功率之比。(一個(gè)天線與對(duì)稱振子相比較的增益、一個(gè)天線與對(duì)稱振子相比較的增益、用用“dBd”表示。一個(gè)天線與各向同性表示。一個(gè)天線與各向同性輻射器相比較的增益、用輻射器相比較的增益、用“dBi”表示。表示。例如例如: 3dBd = 5.17dBi57小結(jié) 本章介紹了天線輻射電磁波方面的基本知識(shí)，其中本章介紹了天線輻射電磁波方面的基本知識(shí)，其中主要

33、包括的內(nèi)容有：對(duì)稱振子、天線的輸入阻抗、主要包括的內(nèi)容有：對(duì)稱振子、天線的輸入阻抗、天線的方向性、天線的工作頻率范圍、天線的功能、天線的方向性、天線的工作頻率范圍、天線的功能、前后比、波瓣寬度、天線增益與方向圖的關(guān)系、波前后比、波瓣寬度、天線增益與方向圖的關(guān)系、波束下傾和束下傾和dbd與與dbi的區(qū)別等方面的內(nèi)容。的區(qū)別等方面的內(nèi)容。 通過對(duì)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該對(duì)天線輻射電磁波方面的通過對(duì)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該對(duì)天線輻射電磁波方面的知識(shí)有一定的了解，掌握這部分和天線相關(guān)的知識(shí)。知識(shí)有一定的了解，掌握這部分和天線相關(guān)的知識(shí)。同時(shí)，通過課后習(xí)題的學(xué)習(xí)，可以對(duì)這部分的知識(shí)同時(shí)，通過課后習(xí)題的學(xué)習(xí)，可以對(duì)這部分

34、的知識(shí)加以鞏固。加以鞏固。58課程內(nèi)容第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識(shí)無線電波和超短波的基本知識(shí)第二章第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線輻射電磁波的基本原理第三章第三章 基站天饋系統(tǒng)59第三章 3.1基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)示意圖基站天饋系統(tǒng)示意圖8防雷保護(hù)器防雷保護(hù)器主饋線（主饋線（7/8“）5饋線卡饋線卡6走線架走線架4接地裝置接地裝置3接頭密封件接頭密封件絕緣密封膠帶，絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶絕緣膠帶1天線調(diào)節(jié)支架天線調(diào)節(jié)支架GSM/CDMA板狀天線板狀天線抱桿（抱桿（ 50114mm）2室外饋線室外饋線9室內(nèi)超柔饋線室內(nèi)超柔饋線7饋線過線窗饋線過線窗基站主設(shè)備基站主設(shè)備6

35、0第三章第三章 3.1基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)1天線調(diào)節(jié)支架天線調(diào)節(jié)支架用于調(diào)整天線的俯仰角度，一般調(diào)節(jié)范圍為：用于調(diào)整天線的俯仰角度，一般調(diào)節(jié)范圍為：015 ；2 室外跳線室外跳線用于天線與用于天線與7/8主饋線之間的連接。常用的跳線采用主饋線之間的連接。常用的跳線采用1/2 饋線，長度饋線，長度一般為一般為3米。米。3 接頭密封件接頭密封件用于室外跳線兩端接頭（與天線和主饋線相接）的密封。常用的用于室外跳線兩端接頭（與天線和主饋線相接）的密封。常用的材料有絕緣防水膠帶（材料有絕緣防水膠帶（3M2228）和）和PVC絕緣膠帶絕緣膠帶3M33+）。）。4 接地裝置（接地

36、裝置（7/8饋線接地件饋線接地件 ）主要是用來防雷和泄流，安裝時(shí)與主饋線的外導(dǎo)體直接連接在一主要是用來防雷和泄流，安裝時(shí)與主饋線的外導(dǎo)體直接連接在一起。一般每根饋線裝三套，分別裝在饋線的上、中、下部位，接地點(diǎn)起。一般每根饋線裝三套，分別裝在饋線的上、中、下部位，接地點(diǎn)方向必須順著電流方向。方向必須順著電流方向。61第三章第三章 3.1基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)5 7/8饋線卡子饋線卡子用于固定主饋線，在垂直方向，每間隔用于固定主饋線，在垂直方向，每間隔1。5米裝一個(gè)，水平方米裝一個(gè)，水平方向每間隔向每間隔1米安裝一個(gè)（在室內(nèi)的主饋線部分，不需要安裝卡子，一般米安裝一個(gè)（在室內(nèi)的主饋線部分，不需要

37、安裝卡子，一般用尼龍白扎帶捆扎固定）。用尼龍白扎帶捆扎固定）。常用的常用的7/8卡子有兩種；雙聯(lián)和三聯(lián)。卡子有兩種；雙聯(lián)和三聯(lián)。7/8雙聯(lián)卡子可固定兩根饋線；三聯(lián)卡子可固定三根饋線。雙聯(lián)卡子可固定兩根饋線；三聯(lián)卡子可固定三根饋線。6 走線架走線架用于布放主饋線、傳輸線、電源線及安裝饋線卡子。用于布放主饋線、傳輸線、電源線及安裝饋線卡子。7 饋線過窗器饋線過窗器主要用來穿過各類線纜，并可用來防止雨水、鳥類、鼠類及灰主要用來穿過各類線纜，并可用來防止雨水、鳥類、鼠類及灰塵的進(jìn)入。塵的進(jìn)入。8 防雷保護(hù)器（避雷器）防雷保護(hù)器（避雷器）主要用來防雷和泄流，裝在主饋線與室內(nèi)超柔跳線之間，其接主要用來防雷

38、和泄流，裝在主饋線與室內(nèi)超柔跳線之間，其接地線穿過過線窗引出室外，與塔體相連或直接接入地網(wǎng)。地線穿過過線窗引出室外，與塔體相連或直接接入地網(wǎng)。62第三章第三章 3.1基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)9 室內(nèi)超柔跳線室內(nèi)超柔跳線 用于主饋線（經(jīng)避雷器）與基站主設(shè)備之間的連接，常用的跳線用于主饋線（經(jīng)避雷器）與基站主設(shè)備之間的連接，常用的跳線采用采用1/2超柔饋線，長度一般為超柔饋線，長度一般為23米。由于各公司基站主設(shè)備的接口及米。由于各公司基站主設(shè)備的接口及接口位置有所不同，因此室內(nèi)超柔跳線與主設(shè)備連接的接頭規(guī)格亦有所接口位置有所不同，因此室內(nèi)超柔跳線與主設(shè)備連接的接頭規(guī)格亦有所不同，常用的接頭有不同

39、，常用的接頭有7/16DIN型、有型、有N型。有直頭、亦有彎頭。型。有直頭、亦有彎頭。10 尼龍黑扎帶，主要有兩個(gè)作用：尼龍黑扎帶，主要有兩個(gè)作用：（1）安裝主饋線時(shí)，臨時(shí)捆扎固定主饋線，待饋線卡子裝好后，）安裝主饋線時(shí)，臨時(shí)捆扎固定主饋線，待饋線卡子裝好后， 再將尼龍?jiān)鷰Ъ魯嗳サ?。再將尼龍?jiān)鷰Ъ魯嗳サ簟＃?）在主饋線的拐彎處，由于不便使用饋線卡子，故用尼龍?jiān)鷰В┰谥黟伨€的拐彎處，由于不便使用饋線卡子，故用尼龍?jiān)鷰?固定。室外跳線亦用尼龍黑扎帶捆扎固定。固定。室外跳線亦用尼龍黑扎帶捆扎固定。11 尼龍白扎帶：用于捆扎固定室內(nèi)部分的主饋線及室內(nèi)超柔跳線。尼龍白扎帶：用于捆扎固定室內(nèi)部分的主饋線及

40、室內(nèi)超柔跳線。63第三章第三章 3.2 基站天線的選型基站天線的選型1、 生產(chǎn)廠家的選擇生產(chǎn)廠家的選擇2 、機(jī)械下傾與電下傾的效果比、機(jī)械下傾與電下傾的效果比較較3 、全向天線的選型、全向天線的選型4、基站天線的選型原則、基站天線的選型原則 64 3.2基站天線的選型基站天線的選型1、 生產(chǎn)廠家的選擇生產(chǎn)廠家的選擇首先要考察廠家的生產(chǎn)能力、研發(fā)隊(duì)伍、儀器設(shè)備、檢測手段、首先要考察廠家的生產(chǎn)能力、研發(fā)隊(duì)伍、儀器設(shè)備、檢測手段、售后服務(wù)、質(zhì)量保證體系。對(duì)具體的基站天線產(chǎn)品還應(yīng)考察下列各項(xiàng)：售后服務(wù)、質(zhì)量保證體系。對(duì)具體的基站天線產(chǎn)品還應(yīng)考察下列各項(xiàng)：1、為提高網(wǎng)絡(luò)性能和降低成本，在城區(qū)使用的基站天

41、線應(yīng)具、為提高網(wǎng)絡(luò)性能和降低成本，在城區(qū)使用的基站天線應(yīng)具有極化分集代替空間分集的能力。有極化分集代替空間分集的能力。2、對(duì)天線罩因雨雪、裹冰造成的表面分布電容影響，應(yīng)有一、對(duì)天線罩因雨雪、裹冰造成的表面分布電容影響，應(yīng)有一定的防范能力。定的防范能力。3、為保證天線的最大增益，應(yīng)當(dāng)采用低耗饋電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。、為保證天線的最大增益，應(yīng)當(dāng)采用低耗饋電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。4、全向天線高增益天線在確保電性能前提下，天線尺寸應(yīng)盡、全向天線高增益天線在確保電性能前提下，天線尺寸應(yīng)盡量短。為確保產(chǎn)品的一致性及堅(jiān)固性。生產(chǎn)廠家應(yīng)有模具量短。為確保產(chǎn)品的一致性及堅(jiān)固性。生產(chǎn)廠家應(yīng)有模具化生產(chǎn)化生產(chǎn)能力。能力。653.2 基站

42、天線的選型基站天線的選型 1、 生產(chǎn)廠家的選擇（續(xù)）生產(chǎn)廠家的選擇（續(xù)）6、生產(chǎn)廠家應(yīng)對(duì)天線的駐波比及三階互調(diào)指標(biāo)、生產(chǎn)廠家應(yīng)對(duì)天線的駐波比及三階互調(diào)指標(biāo)100%檢測，檢測，對(duì)抽檢（例對(duì)抽檢（例10%）產(chǎn)品應(yīng)進(jìn)行包括增益和方向圖在內(nèi)的全指）產(chǎn)品應(yīng)進(jìn)行包括增益和方向圖在內(nèi)的全指標(biāo)測試。標(biāo)測試。7、要有完善的密封工藝并采用優(yōu)質(zhì)密封膠，確保天線的防水、要有完善的密封工藝并采用優(yōu)質(zhì)密封膠，確保天線的防水性和壽命。性和壽命。8、定型產(chǎn)品要按信息產(chǎn)業(yè)部的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)：高溫、定型產(chǎn)品要按信息產(chǎn)業(yè)部的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)：高溫、低溫、振動(dòng)、沖擊、運(yùn)輸。低溫、振動(dòng)、沖擊、運(yùn)輸。9、具有采用機(jī)械下傾、電下傾、電調(diào)

43、下傾三種調(diào)整方式相結(jié)、具有采用機(jī)械下傾、電下傾、電調(diào)下傾三種調(diào)整方式相結(jié)合，解決大機(jī)械傾角下波形畸變的能力。合，解決大機(jī)械傾角下波形畸變的能力。10、在考慮產(chǎn)品的適用性后，還要考察所需基站天線的性能、在考慮產(chǎn)品的適用性后，還要考察所需基站天線的性能價(jià)格比和價(jià)格比和 廠家的供貨期。廠家的供貨期。663.2 基站天線的選型基站天線的選型-9.694-40.5817.6152o16o16o0o10-9.528-40.41417.8149.6o15o15o0o9-9.262-40.14818.0133.3o14o14o0o8-8.141-39.07219.5121.4o12o12o0o7-6.073-

44、36.95919.8103.7o10o10o0o6-4.10-34.98624.085.3o8o8o0o5-2.576-33.46226.378.8o6o6o0o4-1.316-31.20224.371.8o4o4o0o3-0.685-31.57127.568.1o2o2o0o20-30.8863464.8o0o0o0o1相對(duì)值(dB)最大值(dB)前后比(dB)水平面波束寬度總傾角機(jī)械傾角電下傾角序號(hào)2 、機(jī)械下傾與電下傾的效果比較、機(jī)械下傾與電下傾的效果比較HTDBS096515在不同機(jī)械下傾角時(shí)的水平面波束寬度及前后比實(shí)測數(shù)據(jù)在不同機(jī)械下傾角時(shí)的水平面波束寬度及前后比實(shí)測數(shù)據(jù)673.2

45、基站天線的選型基站天線的選型在不同機(jī)械下傾角時(shí)的水平面波束寬度及前后比實(shí)測數(shù)據(jù)在不同機(jī)械下傾角時(shí)的水平面波束寬度及前后比實(shí)測數(shù)據(jù)-1.09-31.88733.261.64o-2o6o9-0.174-30.97129.864.22o-4o6o80-30.79729.665.60o-6o6o7-2.438-33.23537.264.96o0o6o6-4.085-34.88230.666.78o2o6o5-5.882-36.67933.569.410o4o6o4-7.754-38.55131.369.012o6o6o3-8.529-39.32626.768.014o8o6o2-9.359-40.15

46、62364.216o10o6o1相對(duì)值(dB）最大值(dB）前后比（dB）水平面波束寬度總傾角機(jī)械傾角電下傾角序號(hào)683.2 基站天線的選型HTDBS096515在不同機(jī)械下傾角時(shí)的水平面波束寬在不同機(jī)械下傾角時(shí)的水平面波束寬度及前后比實(shí)測數(shù)據(jù)度及前后比實(shí)測數(shù)據(jù)-9.18-39.89526.565.2o15o6o9o9-8.206-38.9230.467.7o13o4o9o8-6.684-37.39831.069.6o11o2o9o7-3.804-34.51832.564.0o9o0o9o6-2.62-33.33430.463.5o7o-2o9o5-1.14-31.85434.062.2o5o

47、-4o9o4-0.295-31.00935.162.7o3o-6o9o3+0.055-30.65933.768.5o1o-8o9o20-30.71436.864.9o0o-9o9o1相對(duì)值(dB)最大值(dB)前后比(dB)水平面波束寬度總傾角機(jī)械傾角電下傾角序號(hào)693.2 基站天線的選型3、 全向天線的選型全向天線的選型沿線電流振幅分布底饋底饋全向天底饋全向天線線沿沿線線電電流流振振幅幅分分布布 底底饋饋沿線電流振幅分布中饋全向天線中饋全向天線沿沿線線電電流流振振幅幅分分布布 1.增益低 G10dBi（加長不起作用）2.主波瓣下傾不能控制3.焊點(diǎn)多、工藝差、一致性難保證4.可靠性差5.低要求

48、場合（BP基站）1.增益高G11dBi2.主波瓣下傾可控制（ 0 、3、 5、 7）3.焊點(diǎn)少、工藝好、一致性好4.可靠性高5.高要求場合（GSM/CDMA基站）703.2 基站天線的選型根據(jù)基站覆蓋類型大致分為：根據(jù)基站覆蓋類型大致分為： （一）（一） 話務(wù)量高密集市區(qū)話務(wù)量高密集市區(qū) （二）（二） 縣城及城鎮(zhèn)地區(qū)縣城及城鎮(zhèn)地區(qū) （三）（三） 鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū) （四）（四） 在鐵路或公路沿線及鄉(xiāng)鎮(zhèn)在鐵路或公路沿線及鄉(xiāng)鎮(zhèn)713.2 基站天線的選型（一）（一） 話務(wù)量高密集市區(qū)話務(wù)量高密集市區(qū)根據(jù)天線高度、基站距離，可由下式計(jì)算出天線傾角公式：根據(jù)天線高度、基站距離，可由下式計(jì)算出天線傾角公式：

49、 arc（h/r） /2（式中（式中 為波束傾角，為天線高度，為覆蓋距離，為波束傾角，為天線高度，為覆蓋距離，為垂直半功率角）為垂直半功率角）（1）對(duì)話務(wù)量高密集區(qū)，基站間距離對(duì)話務(wù)量高密集區(qū)，基站間距離300-500米，計(jì)算得出米，計(jì)算得出 大約在大約在1019之間。采用內(nèi)置電下傾之間。采用內(nèi)置電下傾9的的+45雙極化水平半功雙極化水平半功率瓣寬率瓣寬65定向天線定向天線 。再加上機(jī)械可變。再加上機(jī)械可變15的傾角，可以保證方向圖的傾角，可以保證方向圖水平半功率寬度在主瓣下傾水平半功率寬度在主瓣下傾1019內(nèi)無變化。經(jīng)使用證明完全可內(nèi)無變化。經(jīng)使用證明完全可滿足對(duì)高密集市區(qū)覆蓋且不干擾的要求

50、。滿足對(duì)高密集市區(qū)覆蓋且不干擾的要求。723.2 基站天線的選型（2）對(duì)話務(wù)量中密集區(qū)，基站間距離大于）對(duì)話務(wù)量中密集區(qū)，基站間距離大于500米，米， 大約在大約在616之間可選擇之間可選擇+45雙極化，內(nèi)置電下傾雙極化，內(nèi)置電下傾6的水平半的水平半功率瓣寬功率瓣寬65定向天線定向天線 ，可以保證主瓣在下傾的，可以保證主瓣在下傾的616內(nèi)內(nèi)水平半功率寬度無變化?？蓾M足對(duì)中密話區(qū)覆蓋且不干擾的要水平半功率寬度無變化。可滿足對(duì)中密話區(qū)覆蓋且不干擾的要求。求。（3）對(duì)話務(wù)量低密集區(qū)，基站間距離可能更大一些，）對(duì)話務(wù)量低密集區(qū)，基站間距離可能更大一些， 大約在大約在313之間?？蛇x擇之間。可選擇+45雙極化，內(nèi)置電下傾雙極化，內(nèi)置電下傾3的水平的水平半功率瓣寬半功率瓣寬65定向天線定向天線 ，可保證主瓣在下傾的，可保證主瓣在下傾的313內(nèi)內(nèi)水平半功率寬度無變化，可滿