品保部培訓-天線知識教程

1、品保部培訓-天線知識教程目錄目錄第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識第二章第二章 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 天線傳輸線的概念介紹天線傳輸線的概念介紹第四章第四章 基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 超短波的基本知識超短波的基本知識第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識1、無線電波的基本知識、無線電波的基本知識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，電場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，同時這兩者又都垂直于傳播方和磁場在空

2、間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向。向。第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質有關。無線電波在無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質有關。無線電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用公里秒表示。在真空中的傳播速度等于光速。我們用公里秒表示。在媒質中的傳播速度為：媒質中的傳播速度為：/ /（）1/21/2，式中，式中為傳播媒質的相對介為傳播媒質的相對介電常數(shù)。電常數(shù)。無線電波無線電波類似一個類似一個池塘上的波紋，在傳池塘上的波紋，在傳播時波會減弱。播時波會減弱。第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短

3、波的基本知識電磁波的傳播電磁波的傳播電場電場電場電場電場電場振子振子磁場磁場磁場磁場電波傳輸方向電波傳輸方向第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識無線電波的波長、頻率和傳播速度的關系：無線電波的波長、頻率和傳播速度的關系：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，單位為赫茲；為頻率，單位為赫茲；為波長，單位為米。由上述關系式不難看為波長，單位為米。由上述關系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質中傳播時，速度是不同的，因出，同一頻率的無線電波在不同的媒質中傳播時，速度是不同的，因此波長也不一樣。

4、此波長也不一樣。波長波長第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波在空間傳播時，其電場方向是無線電波在空間傳播時，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。電波的極化。第一章 無線電波和超短波的基本知識什么是天線？什么是天線？把從導線上傳下來的電信號做為無線電波把從導線上傳下來的電信號做為無線電波發(fā)射到空間發(fā)射到空間.收集無線電波并產生電信號收集無線電波并產生電信號B B l la ah h b la hb la hblah第一章 無線電波和超短波的基本知識1.3 天線的

5、極化天線的極化天線輻射的電磁場的電場方向就是天線天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向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第一章 無線電波和超短波的基本知識雙極化天線雙極化天線兩個天線為一個整體，傳輸兩個獨立的兩個天線為一個整體，傳輸兩個獨立的波。波。V/H (垂直垂直/水平水平)傾斜傾斜 (+/- 45)第一章 無線電波和超短波的基本知識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如果電波在傳播過程中電場的方向是旋轉的，就叫作橢圓極化波。旋轉過是旋轉的，就叫作橢圓極化波。旋轉過程中，如果電場的幅度，即大小保

6、持不程中，如果電場的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時針方向旋轉的叫右旋圓極化向看去順時針方向旋轉的叫右旋圓極化波，反時針方向旋轉的叫做左旋圓極化波，反時針方向旋轉的叫做左旋圓極化波。波。 垂直極化波要用具有垂直極化特性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。極化特性的天線來接收。 右旋圓極化波要用具有右旋圓極化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。用具有左

7、旋圓極化特性的天線來接收。當來波的極化方向與接收天線的極化方當來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，在接收過程中通常都要產向不一致時，在接收過程中通常都要產生極化損失。生極化損失。第一章 無線電波和超短波的基本知識1.5 極化損失極化損失當來波的極化方向與接收天線的極化當來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，在接收過程中通常都要方向不一致時，在接收過程中通常都要產生極化損失，例如：當用圓極化天線產生極化損失，例如：當用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時，都要產生分貝的收任一圓極化波時，都要產生分貝的極化損失，即只能接收到來

8、波的一半能極化損失，即只能接收到來波的一半能量；量； 當接收天線的極化方向（例如水平或當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（相應為垂右旋圓極化）與來波的極化方向（相應為垂直或左旋圓極化）完全正交時，接收天線也直或左旋圓極化）完全正交時，接收天線也就完全接收不到來波的能量，這時稱來波與就完全接收不到來波的能量，這時稱來波與接收天線極化是隔離的。接收天線極化是隔離的。第一章 無線電波和超短波的基本知識1.6 (極化極化)隔離隔離隔離代表饋送到一種極化的信號在另外隔離代表饋送到一種極化的信號在另外一種極化中出現(xiàn)的比例一種極化中出現(xiàn)的比例 1000mW (即即1W)1mW在這種

9、情況下的隔離為在這種情況下的隔離為10log(1000mW/1mW) = 30dB第一章 無線電波和超短波的基本知識 第二節(jié)第二節(jié) 超短波超短波的基本知識的基本知識第一章 無線電波和超短波的基本知識2 2 超短波的傳播超短波的傳播無線電波的波長不同，傳播特點也無線電波的波長不同，傳播特點也不完全相同。目前不完全相同。目前GSMGSM和和CDMACDMA移動通信移動通信使用的頻段都屬于使用的頻段都屬于UHFUHF（特高頻）超短（特高頻）超短波段，其高端屬于微波。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，波長超短波和微波的頻率很高

10、，波長較短，它的地面波衰減很快。因此也較短，它的地面波衰減很快。因此也不能依靠地面波作較遠距離的傳播，不能依靠地面波作較遠距離的傳播，它主要是由空間波來傳播的。它主要是由空間波來傳播的。第一章 無線電波和超短波的基本知識直視距離和發(fā)射天線以直視距離和發(fā)射天線以及接收天線的高度有關系，及接收天線的高度有關系，并受到地球曲率半徑的影響。并受到地球曲率半徑的影響。由簡單的幾何關系式可知由簡單的幾何關系式可知 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HT第一章 無線電波和超短波的基本知識2.2 2.2 電波的多徑傳播電波的多徑傳

11、播電波除了直接傳播外，遇到障礙物，電波除了直接傳播外，遇到障礙物，例如，山丘、森林、地面或樓房等高例如，山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物，還會產生反射。因此，到大建筑物，還會產生反射。因此，到達接收天線的超短波不僅有直射波，達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。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場強由于多途徑傳播使得信號場強分布相當復雜，波動很大；也由于多分布相當復雜，波動很大；也由于多徑傳輸?shù)挠绊?，會使電波的極化方向徑傳輸?shù)挠绊懀瑫闺姴ǖ臉O化方向發(fā)生變化，因此，有的地方信號場強發(fā)生變化，因此，有的地方信號場強增強，有的地方信號場強減弱。

12、另外，增強，有的地方信號場強減弱。另外，不同的障礙物對電波的反射能力也不不同的障礙物對電波的反射能力也不同。同。第一章 無線電波和超短波的基本知識 多徑傳播與多徑傳播與反射反射第一章 無線電波和超短波的基本知識用分集接收改善信用分集接收改善信號電平號電平第一章 無線電波和超短波的基本知識2.2. 電波的繞射傳播電波的繞射傳播電波在傳播途徑上遇到障礙物時，總是電波在傳播途徑上遇到障礙物時，總是力圖繞過障礙物，再向前傳播。這種現(xiàn)象叫力圖繞過障礙物，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形成所謂的高大建筑物后面會形成所謂的“

13、陰影區(qū)陰影區(qū)”。信號質量受到影響的程度不僅和接信號質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收天線距建筑物的距離及建筑物的高度有關，還和頻率有關。有關，還和頻率有關。也就是說，頻率越高，建筑物越高、越也就是說，頻率越高，建筑物越高、越近，影響越大。相反，頻率越低，建筑物越近，影響越大。相反，頻率越低，建筑物越矮、越遠，影響越小。矮、越遠，影響越小。 因此，架設天線選擇基站場地時，因此，架設天線選擇基站場地時，必須按上述原則來考慮對繞射傳播可能產必須按上述原則來考慮對繞射傳播可能產生的各種不利因素，并努力加以避免。生的各種不利因素，并努力加以避免。問題無線電波的概念是什么？無線

14、電波的概念是什么？無線電波的波長、頻率和傳播速度的無線電波的波長、頻率和傳播速度的關系？關系？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？水平極化波和垂直極化波的區(qū)別是什么？（請圖示）（請圖示）解答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，同時這兩者又電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向都垂直于傳播方向?？捎檬娇捎檬?/ / 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；為波為波長，單位為

15、米。由上述關系式不難看出，同一頻長，單位為米。由上述關系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質中傳播時，速度是不率的無線電波在不同的媒質中傳播時，速度是不同的，因此波長也不一樣。同的，因此波長也不一樣。 電波在傳播途徑上遇到障礙物時，總是力圖繞過障電波在傳播途徑上遇到障礙物時，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。礙物，再向前傳播。這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。解答無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一無線電波在空間傳播時，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的極的極化。無線電波的電場方向

16、稱為電波的極化方向。如果電波的電場方向垂直于地面，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，則稱它為水平極化波方向與地面平行，則稱它為水平極化波。小結 本章介紹了無線電波和超短波的基本章介紹了無線電波和超短波的基本知識，其中主要包括的內容有：本知識，其中主要包括的內容有：無線電波的概念、無線電波的極化、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、超短波波、極化損失、極化隔離、超短波和微波的視距傳播、電波的多徑傳和微波的視距傳播、電波的多

17、徑傳播、電波的繞射傳播等方面的內容。播、電波的繞射傳播等方面的內容。 通過對本章的學習，應該對無線電波通過對本章的學習，應該對無線電波和超短波的特性有一定的了解，掌握和超短波的特性有一定的了解，掌握這部分和天線相關的知識。同時，通這部分和天線相關的知識。同時，通過課后習題的學習，可以對這部分的過課后習題的學習，可以對這部分的知識加以鞏固。知識加以鞏固。課程內容第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識第二章第二章 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 天線傳輸線的概念介紹天線傳輸線的概念介紹第四章第四章 基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)第二章 天線輻射電

18、磁波的基本原理導線載有交變電流時，就可以形成電磁導線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導線的長短和形狀波的輻射，輻射的能力與導線的長短和形狀有關有關. 當導線的長度增大到可與波長相比擬時，當導線的長度增大到可與波長相比擬時，導線上的電流就大大增加，因而就能形成較導線上的電流就大大增加，因而就能形成較強的輻射。通常將上述能產生顯著輻射的直強的輻射。通常將上述能產生顯著輻射的直導線稱為振子導線稱為振子。 第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線可視為一個四端天線可視為一個四端網絡網絡第二章 天線輻射電磁波的基本原理同軸線變化同軸線變化為天線為天線第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.1

19、 對稱振子（半波振子）對稱振子（半波振子）兩臂長度相等的振子叫做對稱振兩臂長度相等的振子叫做對稱振子，也叫半波振子。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一個1/2波長的對稱振子波長的對稱振子 在在800MHz 約約 200mm長長 400MHz 約約 400mm 長長第二章 天線輻射電磁波的基本原理對稱振子上的對稱振子上的場分布場分布第二章 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，即饋電點兩端天線和饋線的連接端，即饋電點兩端感應的信號電壓與信號電流之比，稱為天感應的信號電壓與信號電流之比，

20、稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電線的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會減少從天抗分量。輸入阻抗的電抗分量會減少從天線進入饋線的有效信號功率。因此，必須線進入饋線的有效信號功率。因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻使電抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻?？篂榧冸娮?。 輸入阻抗與天線的結構和工作波長有輸入阻抗與天線的結構和工作波長有關，基本半波振子，即由中間對稱饋電的半關，基本半波振子，即由中間對稱饋電的半波長導線，其輸入阻抗為（波長導線，其輸入阻抗為（73.173.142.542.5）歐姆。歐姆。第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.3 2.3

21、 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天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對于接收天線向輻射電磁波的能力。對于接收天線而言，方向性表示天線對不同方向傳而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有的接收能力。天線的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用方向圖來表方向性的特性曲線通常用方向圖來表示示. .方向圖可用來說明天線在空間方向圖可用來說明天線在空間各個方向上所具有的發(fā)射或接收電各個方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。磁波的能力。第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線方向天線方向圖圖第二章 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

22、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工作的，通們總是在一定的頻率范圍內工作的，通常，工作在中心頻率時天線所能輸送的常，工作在中心頻率時天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時它所輸送的功率最大，偏離中心頻率時它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。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的一種是指天線增益下降三分貝時的頻帶寬度；頻帶寬度； 另一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的另一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。工作頻帶寬度。 第二章 天線輻射電

23、磁波的基本原理當天線的工作波長不是最佳時天線性能當天線的工作波長不是最佳時天線性能要下降要下降在天線工作頻帶內在天線工作頻帶內,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820MHz在在 820 MHz 1/2 波長波長 為為 180mm, 在在890 MHz 為為 170mm 175mm對對 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: 控制輻射控制輻射

24、能量的去向能量的去向 在地平面上，為了把信號集中到所需要在地平面上，為了把信號集中到所需要的地方，要求把的地方，要求把“面包圈面包圈” 壓成扁平的。壓成扁平的。側視側視頂視頂視第二章 天線輻射電磁波的基本原理對對 稱稱 振振 子子 組組 陣陣 能能 夠夠 控控 制制 輻輻 射射 能能 構構 成成 “ 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 更加集中的信號更加集中的信號在陣中有在陣中有4個對稱振子個對稱振子 在接收機中就在接收機中就有4 mW功率功率一個對稱臺振子一個對稱臺振子假設在接收機中假設在接收機中有1mW功率功率 第二章

25、天線輻射電磁波的基本原理利用反射板可把輻射能控制利用反射板可把輻射能控制聚焦到一個方向聚焦到一個方向反射面放在陣列的一邊構成反射面放在陣列的一邊構成扇形覆蓋天線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方向進一步提高了增益中，反射面把功率聚焦到一個方向進一步提高了增益這里這里, “扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線” 與單個對稱振子相比的增益為與單個對稱振子相比的增益為10log(8mW/1mW) = 9dBd “全向陣全向陣” 例如在接收機中為例如在接收機中為4mW功率功率 “扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線 ”將在接收機中有將在接收機中有8mW功率功率 (頂視)天線天

26、線第二章 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)別一個單一對稱振子一個單一對稱振子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 一個各向同性一個各向同性isotropic的的輻射器在所有方向具有相同輻射器在所有方向具有相同的輻射的輻射一個天線與對稱振子相比較的增益一個天線與對稱振子相比較的增益用用“dBd”表示表示一個天線與各向同性輻射器相比較的增一個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 對稱振子的增益為對稱振子的增益為2.17dB 第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.7 前后比前后

27、比方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。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盡可能小的反向功率目的是有一個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)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點點 - 10dB點點60 (eg)峰值峰值 - 3dB點點 - 3dB點點15 (eg)PeakPeak - 3dBPeak - 3dB32 (eg)PeakPeak - 10dBPeak - 10dB

28、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系天線增益與方向圖的關系一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益天線增益G越高。當旁瓣電平及前后比正常越高。當旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示的情況下，可用下式近似表示計算時要換算成dB值）為天線增益（為倍數(shù)，計算時要換算成dB值）， 為垂直半功率角，為水平半功率角。G =32600/( ) a其中，其中，Ga為天線增益（為倍數(shù)，計算時要換算成為天線增益（為倍數(shù)，計算時要換算成dB值）值）為垂直半功

29、率角，為垂直半功率角，為水平半功率角。為水平半功率角。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天線增益與方向圖半功率波瓣寬度關系曲線度關系曲線第二章 天線輻射電磁波的基本原理方向圖旁方向圖旁瓣顯示瓣顯示上旁瓣抑制上旁瓣抑制下旁瓣抑制下旁瓣抑制第二章 天線輻射電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第二章 天線輻射電磁波的基本原理9dBd全向天線全向天線第二章 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

30、個半波振子帶反射板的兩個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械下傾機械下傾第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線波束下傾天線波束下傾的演示的演示第二章 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、減小交調控制覆蓋、減小交調兩種方法兩種方法:機械下傾、電下傾機械下傾、電下傾第二章 天線輻射電磁波的基本原理電下傾的電下傾的產生產生無下傾時無下傾時在饋電網絡中在饋電網絡中路徑長度相等路徑長度相

31、等有下傾時有下傾時在饋電網絡中在饋電網絡中路徑長度不相等路徑長度不相等第二章 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第二章 天線輻射電磁波的基本原理機械下傾情況下的波束覆蓋機械下傾情況下的波束覆蓋無下傾無下傾機械下傾機械下傾第二章 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機械下傾機械下傾6 電下傾電下傾+ 4 機械下傾機械下傾第二章 天線輻射電磁波的基本原理如何實現(xiàn)可變電下傾如何實現(xiàn)可變電下傾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

32、念是什么？dBd與與dBi的區(qū)別是什么？的區(qū)別是什么？解答(天線和饋線的連接端，即饋電天線和饋線的連接端，即饋電點兩端感應的信號電壓與信號點兩端感應的信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻電流之比，稱為天線的輸入阻抗。抗。(分為機械下傾和電下傾兩種情分為機械下傾和電下傾兩種情況況(增益是指在輸入功率相等的增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所輻射單元在空間同一點處所產生的場強的平方之比，即產生的場強的平方之比，即功率之比。功率之比。(一個天線與對稱振子相比較一個天線與對稱振子相比較的增益、用的增益、用“dBd”表示。一個表示。一個天線

33、與各向同性輻射器相比較天線與各向同性輻射器相比較的增益、用的增益、用“dBi”表示。例如表示。例如: 3dBd = 5.17dBi小結 本章介紹了天線輻射電磁波方面的基本章介紹了天線輻射電磁波方面的基本知識，其中主要包括的內容有：對本知識，其中主要包括的內容有：對稱振子、天線的輸入阻抗、天線的方稱振子、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、天線增益功能、前后比、波瓣寬度、天線增益與方向圖的關系、波束下傾和與方向圖的關系、波束下傾和dbd與與dbi的區(qū)別等方面的內容。的區(qū)別等方面的內容。 通過對本章的學習，應該對天線輻射通

34、過對本章的學習，應該對天線輻射電磁波方面的知識有一定的了解，掌電磁波方面的知識有一定的了解，掌握這部分和天線相關的知識。同時，握這部分和天線相關的知識。同時，通過課后習題的學習，可以對這部分通過課后習題的學習，可以對這部分的知識加以鞏固。的知識加以鞏固。課程內容第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識第二章第二章 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 天線傳輸線的概念介紹天線傳輸線的概念介紹第四章第四章 基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)第三章 無線傳輸線的概念介紹連接天線和發(fā)射（或接收）機輸連接天線和發(fā)射（或接收）機輸出（或輸入）端的導線稱為傳輸線或出

35、（或輸入）端的導線稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務是有效地傳饋線。傳輸線的主要任務是有效地傳輸信號能量。因此它應能將天線接收輸信號能量。因此它應能將天線接收的信號以最小的損耗傳送到接收機輸?shù)男盘栆宰钚〉膿p耗傳送到接收機輸入端，或將發(fā)射機發(fā)出的信號以最小入端，或將發(fā)射機發(fā)出的信號以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，同的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，同時它本身不應拾取或產生雜散干擾信時它本身不應拾取或產生雜散干擾信號。這樣，就要求傳輸線必須屏蔽或號。這樣，就要求傳輸線必須屏蔽或平衡。平衡。當傳輸線的幾何長度等于或大于所當傳輸線的幾何長度等于或大于所傳送信號的波長時就叫做長傳輸線，簡傳送信號的波長時

36、就叫做長傳輸線，簡稱長線。稱長線。第三章 無線傳輸線的概念介紹3.1 3.1 傳輸線的種類傳輸線的種類超短波段的傳輸線一般有兩種：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（微平行線傳輸線和同軸電纜傳輸線（微波傳輸線有波導和微帶等）。波傳輸線有波導和微帶等）。平行線傳輸線通常由兩根平行的平行線傳輸線通常由兩根平行的導線組成。它是對稱式或平衡式的傳導線組成。它是對稱式或平衡式的傳輸線。這種饋線損耗大，不能用于輸線。這種饋線損耗大，不能用于UHFUHF頻段。頻段。同軸電纜傳輸線的兩根導線為芯線同軸電纜傳輸線的兩根導線為芯線和屏蔽銅網，因銅網接地，兩根導體對和屏蔽銅網，因銅網接地，兩根

37、導體對地不對稱，因此叫做不對稱式或不平衡地不對稱，因此叫做不對稱式或不平衡式傳輸線。式傳輸線。第三章 無線傳輸線的概念介紹3.2 3.2 傳輸線的特性阻抗傳輸線的特性阻抗無限長傳輸線上各點電壓與電流的無限長傳輸線上各點電壓與電流的比值等于特性阻抗，用符號。表示。比值等于特性阻抗，用符號。表示。同軸電纜的特性阻抗同軸電纜的特性阻抗 。138/138/r r 1/21/2 log(D/d)log(D/d)歐姆。歐姆。 通常。通常。=50=50歐姆歐姆/ /或或7575歐姆歐姆 在公式中，在公式中，D D為同軸電纜外導體銅網為同軸電纜外導體銅網內徑；內徑； d d為其芯線外徑；為其芯線外徑； r r

38、為導體間絕緣介質的相對為導體間絕緣介質的相對介電常數(shù)。介電常數(shù)。第三章 無線傳輸線的概念介紹3.3 3.3 饋線衰減常數(shù)饋線衰減常數(shù)信號在饋線里傳輸，除有導體信號在饋線里傳輸，除有導體的電阻損耗外，還有絕緣材料的介的電阻損耗外，還有絕緣材料的介質損耗。這兩種損耗隨饋線長度的質損耗。這兩種損耗隨饋線長度的增加和工作頻率的提高而增加。因增加和工作頻率的提高而增加。因此，應合理布局盡量縮短饋線長度。此，應合理布局盡量縮短饋線長度。損耗的大小用衰減常數(shù)表示。單位損耗的大小用衰減常數(shù)表示。單位用分貝（用分貝（dBdB）米或分貝百米表）米或分貝百米表示。示。 這里順便再說明一下分貝的這里順便再說明一下分貝

39、的概念，當輸入功率為。輸出功率概念，當輸入功率為。輸出功率為時，傳輸損耗可用為時，傳輸損耗可用表示，表示，(dB)(dB)1010log(log(。/ /)()(分貝分貝) )。第三章 無線傳輸線的概念介紹3.4 3.4 匹配的概念匹配的概念什么叫匹配？我們可簡單地認為，什么叫匹配？我們可簡單地認為，饋線終端所接負載阻抗等于饋線特饋線終端所接負載阻抗等于饋線特性阻抗。時，稱為饋線終端是匹配性阻抗。時，稱為饋線終端是匹配連接的。連接的。在實際工作中，天線的輸入阻在實際工作中，天線的輸入阻抗還會受周圍物體存在和雜散電容抗還會受周圍物體存在和雜散電容的影響。為了使饋線與天線嚴格匹的影響。為了使饋線與

40、天線嚴格匹配，在架設天線時還需要通過測量，配，在架設天線時還需要通過測量，適當?shù)卣{整天線的結構，或加裝匹適當?shù)卣{整天線的結構，或加裝匹配裝置。配裝置。第三章 無線傳輸線的概念介紹匹配和失配匹配和失配例例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電纜電纜 50 ohms 天線天線 50 ohms 80 ohms第三章 無線傳輸線的概念介紹3.5 反射損耗反射損耗當饋線和天線匹配時，高頻能量全部被當饋線和天線匹配時，高頻能量全部被負載吸收，饋線上只有入射波，沒有反射波。負載吸收，饋線上只有入射波，沒有反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁?，饋線上各處的電壓幅饋線上傳輸?shù)氖切胁?，饋線上各處的電

41、壓幅度相等，饋線上任意一點的阻抗都等于它的度相等，饋線上任意一點的阻抗都等于它的特性阻抗特性阻抗. .而當天線和饋線不匹配時，也就是而當天線和饋線不匹配時，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時，負載就不天線阻抗不等于饋線特性阻抗時，負載就不能全部將饋線上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只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?；貋硇纬煞瓷洳?。9.5 W80 ohms50 ohms朝前朝前: 10W返回返回: 0.5W第三章 無線傳輸線的概念介紹3.6 3.6 饋線和天線的電壓駐波比饋線和天線的電壓駐波比在不匹配的情況

42、下在不匹配的情況下, ,饋線上同時存在入射饋線上同時存在入射波和反射波。波和反射波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(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)電壓輻度最小值min |min |（1-1-）| | 第三章 無線傳輸線的概念介

43、紹駐波比、反射損耗和反駐波比、反射損耗和反射系數(shù)射系數(shù)第三章 無線傳輸線的概念介紹3.7 3.7 平衡裝置平衡裝置電源、負載和傳輸線，根據(jù)它們對地的電源、負載和傳輸線，根據(jù)它們對地的關系，都可以分成平衡和不平衡兩類。若電關系，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，極性相反，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，否則稱為不平衡電源；就稱為平衡電源，否則稱為不平衡電源；與此相似，若負載兩端或傳輸線兩導體與此相似，若負載兩端或傳輸線兩導體與地之間阻抗相同，則稱為平衡負載或平衡與地之間阻抗相同，則稱為平衡負載或平衡（饋線）傳輸線，否則為不平衡負載或不平（饋線）

44、傳輸線，否則為不平衡負載或不平衡（饋線）傳輸線。衡（饋線）傳輸線。第三章 無線傳輸線的概念介紹二分之一波長平衡變換器二分之一波長平衡變換器又稱又稱“”形平衡變換器，它用于形平衡變換器，它用于不平衡饋線與平衡負載連接時的平衡變不平衡饋線與平衡負載連接時的平衡變換，并有阻抗變換作用。換，并有阻抗變換作用。 /2RL/2RL/2-+第三章 無線傳輸線的概念介紹四分之一波長四分之一波長平衡平衡- -不不平衡變換器平衡變換器利用四分之一波長短路傳輸線終端為利用四分之一波長短路傳輸線終端為高頻開路的性質實現(xiàn)天線平衡輸入端口高頻開路的性質實現(xiàn)天線平衡輸入端口與同軸饋線不平衡輸出端口之間的與同軸饋線不平衡輸出

45、端口之間的平衡平衡不不平衡變換平衡變換. .000ZltgjZltgjZZZZLLin1/4波長波長問題匹配的概念是什么？匹配的概念是什么？長線傳輸?shù)亩x是什么？長線傳輸?shù)亩x是什么？二分之一波長平衡變換器的概二分之一波長平衡變換器的概念是什么？念是什么？請簡答傳輸線的特性阻抗？請簡答傳輸線的特性阻抗？解答U 我們可簡單地認為，饋線終端所接負載阻抗我們可簡單地認為，饋線終端所接負載阻抗等于饋線特性阻抗。時，稱為饋線終端是等于饋線特性阻抗。時，稱為饋線終端是匹配連接的。匹配連接的。U 當傳輸線的幾何長度等于或大于所傳送信號的當傳輸線的幾何長度等于或大于所傳送信號的波長時就叫做長傳輸線，簡稱長線。

46、波長時就叫做長傳輸線，簡稱長線。U 又稱又稱“”形平衡變換器，它用于不平衡饋線與平形平衡變換器，它用于不平衡饋線與平衡負載連接時的平衡變換，并有阻抗變換作用。衡負載連接時的平衡變換，并有阻抗變換作用。U 無限長傳輸線上各點電壓與電流的比值等于特性阻無限長傳輸線上各點電壓與電流的比值等于特性阻抗，用符號。表示。同軸電纜的特性阻抗?？梗梅?。表示。同軸電纜的特性阻抗。138/138/r r 1/21/2 log(D/d)log(D/d)歐姆。通常。歐姆。通常。=50=50歐姆歐姆/ /或或7575歐姆（在公式中：歐姆（在公式中：D D為同軸電纜外導為同軸電纜外導體銅網內徑；體銅網內徑； d d為

47、其芯線外徑；為其芯線外徑；r r為導體間絕緣介質的相對介電常數(shù)。）為導體間絕緣介質的相對介電常數(shù)。） 由上式不難看出，饋線特性阻抗與導體直由上式不難看出，饋線特性阻抗與導體直徑、導體間距和導體間介質的介電常數(shù)有關，徑、導體間距和導體間介質的介電常數(shù)有關，與饋線長短、工作頻率以及饋線終端所接負載與饋線長短、工作頻率以及饋線終端所接負載阻抗大小無關。阻抗大小無關。小結 本章介紹了天線的傳輸線方面的基本本章介紹了天線的傳輸線方面的基本知識，其中主要包括的內容有：天線知識，其中主要包括的內容有：天線傳輸線的種類、傳輸線的阻抗特性、傳輸線的種類、傳輸線的阻抗特性、饋線衰減常數(shù)、匹配的概念、反射損饋線衰減

48、常數(shù)、匹配的概念、反射損耗、饋線與天線的電壓駐波比、平衡耗、饋線與天線的電壓駐波比、平衡裝置等方面的內容。裝置等方面的內容。 通過對本章的學習，應該對天線的通過對本章的學習，應該對天線的傳輸線方面的知識有一定的了解，傳輸線方面的知識有一定的了解，掌握這部分和天線相關的知識。同掌握這部分和天線相關的知識。同時，通過課后習題的學習，可以對時，通過課后習題的學習，可以對這部分的知識加以鞏固。這部分的知識加以鞏固。課程內容第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識第二章第二章 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 天線傳輸線的概念介紹天線傳輸線的概念介紹

49、第四章第四章 基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)第四章 基站天饋系統(tǒng)4.1基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)示意圖示意圖8防雷保護器防雷保護器主饋線（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天線調節(jié)支架天線調節(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室內超柔饋線室內超柔饋線7饋線過線窗饋線過線窗基站主設備基站主設備第四章 基站天饋系統(tǒng)CDMA基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)1天線調節(jié)支架天線調節(jié)支架用于調整天線的俯仰角度，一般調節(jié)范圍為：用于調整天線的俯仰角度，一般調節(jié)范圍為：0

50、15 ；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。常用的主饋線之間的連接。常用的跳線采用跳線采用1/2 饋線，長度一般為饋線，長度一般為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接）的密封。常用的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，安裝時與主饋線主要是用來防雷和泄流，安裝時與主饋線的外導體直接連接在一起。一般每根饋線裝三的外導體直接連接在一起。一般每根

51、饋線裝三套，分別裝在饋線的上、中、下部位，套，分別裝在饋線的上、中、下部位， 接地點方向必須順著電流方向。接地點方向必須順著電流方向。第四章 基站天饋系統(tǒng)CDMA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米米裝一個，水平方向每間隔裝一個，水平方向每間隔1米安裝一個（在室內的主米安裝一個（在室內的主饋線部分，不需要安裝卡子，一般用尼龍白扎帶捆饋線部分，不需要安裝卡子，一般用尼龍白扎帶捆扎固定）。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)卡子可雙聯(lián)卡子可固定兩根饋線；三聯(lián)卡子可固定三根饋線