信息科學(xué)與電子工程專業(yè)英語Lecture03_new

1、EE141 電子信息科學(xué)概論MTI 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論11任愛鋒任愛鋒電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院 E-mail: Office: 新科技樓A901 Phone: 88202830-607 Mobile:E141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論2 電子信息科學(xué)概論MTI2 Unit 3-1 電磁場電磁場EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論3 電子信息科學(xué)概論MTI3EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論4 電子信息科學(xué)概論MTI4Unit 3-1 電磁場EE141 2011 Aifeng

2、 Ren電子信息科學(xué)概論5 電子信息科學(xué)概論MTI5Unit 3-1 電磁場EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論6 電子信息科學(xué)概論MTI6Unit 3-1 電磁場EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論7 電子信息科學(xué)概論MTI7Unit 3-1 電磁場電磁場的結(jié)構(gòu)電磁場的結(jié)構(gòu)EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論8 電子信息科學(xué)概論MTI8Unit 3-1 電磁場電磁場的結(jié)構(gòu)電磁場的結(jié)構(gòu)The ultraviolet catastrophe, also called the Rayleigh-Jeans catastrophe,

3、was a prediction of early 20th century classical physics that an ideal black body at thermal equilibrium will emit radiation with infinite power. EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論9 電子信息科學(xué)概論MTI9Unit 3-1 電磁場電磁場的結(jié)構(gòu)電磁場的結(jié)構(gòu)EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論10 電子信息科學(xué)概論MTI10Unit 3-1 電磁場電磁場的結(jié)構(gòu)電磁場的結(jié)構(gòu)EE141 2011 Aifeng

4、Ren電子信息科學(xué)概論11 電子信息科學(xué)概論MTI11Unit 3-1 電磁場電磁場的結(jié)構(gòu)電磁場的結(jié)構(gòu)EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論12 電子信息科學(xué)概論MTI12Unit 3-1 電磁場電磁場的動力學(xué)電磁場的動力學(xué)(Dynamics of the electromagnetic field)EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論13 電子信息科學(xué)概論MTI13Unit 3-1 電磁場電磁場的動力學(xué)電磁場的動力學(xué)(Dynamics of the electromagnetic field)EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論

5、14 電子信息科學(xué)概論MTI14Unit 3-1 電磁場電磁場的動力學(xué)電磁場的動力學(xué)(Dynamics of the electromagnetic field)EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論15 電子信息科學(xué)概論MTI15Unit 3-1 電磁場電磁場的動力學(xué)電磁場的動力學(xué)(Dynamics of the electromagnetic field)EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論16 電子信息科學(xué)概論MTI16 Unit 3-2 微帶天線微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論17 電子信息科學(xué)概論MTI17E

6、E141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論18 電子信息科學(xué)概論MTI18EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論19 電子信息科學(xué)概論MTI19Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論20 電子信息科學(xué)概論MTI20Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論21 電子信息科學(xué)概論MTI21Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論22 電子信息科學(xué)概論MTI22Unit 3-2 微帶天線dBi: decibel isotropic,

7、the forward gain of an antenna compared with the isotropic antenna, which uniformly distributes energy in all directions. EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論23 電子信息科學(xué)概論MTI23Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論24 電子信息科學(xué)概論MTI24Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論25 電子信息科學(xué)概論MTI25Unit 3-2 微帶天線EE14

8、1 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論26 電子信息科學(xué)概論MTI26Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論27 電子信息科學(xué)概論MTI27Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論28 電子信息科學(xué)概論MTI28Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論29 電子信息科學(xué)概論MTI29Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論30 電子信息科學(xué)概論MTI30Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aif

9、eng Ren電子信息科學(xué)概論31 電子信息科學(xué)概論MTI31Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論32 電子信息科學(xué)概論MTI32Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論33 電子信息科學(xué)概論MTI33Unit 3-2 微帶天線EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論34 電子信息科學(xué)概論MTI天天 線線 與電與電 波波 傳傳 播播EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論35 電子信息科學(xué)概論MTI天線天線1.1 天線的作用與地位天線的作用與地位 無線電發(fā)射機(jī)輸出的射

10、頻信號功率，通過饋線（電纜）無線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號功率，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接下來（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過饋線后，由天線接下來（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過饋線送到無線電接收機(jī)?？梢姡炀€是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的送到無線電接收機(jī)。可見，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的無線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無線電通信。無線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無線電通信。 天線品種繁多，以供不同頻率、不同用途、不同場合、天線品種繁多，以供不同頻率、不同用途、不同場合

11、、不同要求等不同情況下使用。不同要求等不同情況下使用。 對于眾多品種的天線，進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸愂潜匾模簩τ诒姸嗥贩N的天線，進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸愂潜匾模?按用途分類按用途分類 可分為通信天線、電視天線、雷達(dá)天線等；可分為通信天線、電視天線、雷達(dá)天線等； 按工作頻段分類按工作頻段分類 可分為短波天線、超短波天線、微波天線等；可分為短波天線、超短波天線、微波天線等； 按方向性分類按方向性分類 可分為全向天線、定向天線等；可分為全向天線、定向天線等； 按外形分類按外形分類 可分為線狀天線、面狀天線等可分為線狀天線、面狀天線等.天線的基本知識天線的基本知識EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)

12、概論36 電子信息科學(xué)概論MTI* 電磁波的輻射電磁波的輻射 導(dǎo)線上有交變電流流動時(shí)，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長導(dǎo)線上有交變電流流動時(shí)，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長度和形狀有關(guān)。如度和形狀有關(guān)。如 圖1.1 a 所示，若兩導(dǎo)線的距離很近，電場被束縛在兩導(dǎo)線之間，所示，若兩導(dǎo)線的距離很近，電場被束縛在兩導(dǎo)線之間，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開，如因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開，如 圖1.1 b 所示，電場就散播在周圍空間，因而輻所示，電場就散播在周圍空間，因而輻射增強(qiáng)。射增強(qiáng)。 必須指出，當(dāng)導(dǎo)線的長度必須指出，當(dāng)導(dǎo)線的長度 L 遠(yuǎn)小于波長遠(yuǎn)小于波長 時(shí)，輻射很微弱；

13、導(dǎo)線的長度時(shí)，輻射很微弱；導(dǎo)線的長度 L 增增大到可與波長相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。大到可與波長相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。天線的基本知識天線的基本知識圖1.1 a圖1.1 bEE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論37 電子信息科學(xué)概論MTI1.2 對稱振子對稱振子 對稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個(gè)半波對稱振子可簡單對稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個(gè)半波對稱振子可簡單地單獨(dú)立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個(gè)半波對稱振子組成天線陣地單獨(dú)立地使用或用作為拋物面天線的饋

14、源，也可采用多個(gè)半波對稱振子組成天線陣。 兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長、全長為二分之一兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長、全長為二分之一波長的振子，稱半波對稱振子波長的振子，稱半波對稱振子, 見見 圖1.2 a 。 另外，還有一種異型半波對稱振子，可看成是將全波對稱振子折合成一個(gè)窄長的另外，還有一種異型半波對稱振子，可看成是將全波對稱振子折合成一個(gè)窄長的矩形框，并把全波對稱振子的兩個(gè)端點(diǎn)相疊，這個(gè)窄長的矩形框稱為折合振子，注意矩形框，并把全波對稱振子的兩個(gè)端點(diǎn)相疊，這個(gè)窄長的矩形框稱為折合振子，注意，折合振子的長度也是為二分之一波長，故稱為半波折合

15、振子，折合振子的長度也是為二分之一波長，故稱為半波折合振子, 見見 圖1.2 b 。天線的基本知識天線的基本知識1/4波長波長對稱振子對稱振子1/4波長波長1/2波長波長圖1.2 a圖1.2 bEE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論38 電子信息科學(xué)概論MTI1.3 天線方向性的討論天線方向性的討論1.3.1 天線方向性天線方向性 發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。 垂直放置的半波對稱振子具有平放的

16、垂直放置的半波對稱振子具有平放的 “面包圈面包圈” 形的形的立體方向圖立體方向圖（圖（圖1.3.1 a）。）。 立體方向圖雖然立體感強(qiáng)，但繪制困立體方向圖雖然立體感強(qiáng)，但繪制困難，難， 圖圖1.3.1 b 與圖與圖1.3.1 c 給出了它的兩個(gè)給出了它的兩個(gè)主平面方向圖主平面方向圖，平面方向圖描述天線，平面方向圖描述天線在某指定平面上的方向性。從圖在某指定平面上的方向性。從圖1.3.1 b 可以看出，在振子的軸線方向上輻射為零，可以看出，在振子的軸線方向上輻射為零，最大輻射方向在水平面上；而從圖最大輻射方向在水平面上；而從圖1.3.1 c 可以看出，在水平面上各個(gè)方向上的輻射可以看出，在水平面

17、上各個(gè)方向上的輻射一樣大。一樣大。天線的基本知識天線的基本知識圖圖1.3.1 c 水平面方向圖水平面方向圖圖圖1.3.1 b 垂直面方向圖垂直面方向圖圖圖1.3.1 a 立體方向立體方向圖圖EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論39 電子信息科學(xué)概論MTI天線的基本知識天線的基本知識1.3.2 天線方向性增強(qiáng)天線方向性增強(qiáng) 若干個(gè)對稱振子組陣，能夠控制輻射，產(chǎn)生若干個(gè)對稱振子組陣，能夠控制輻射，產(chǎn)生“扁平的面包圈扁平的面包圈” ，把信號把信號進(jìn)一步集中到在水平面方向上。進(jìn)一步集中到在水平面方向上。 下圖是下圖是4個(gè)半波對稱振子沿垂線上下排列成一個(gè)垂直四元陣時(shí)的立體方向個(gè)半波

18、對稱振子沿垂線上下排列成一個(gè)垂直四元陣時(shí)的立體方向圖和垂直面方向圖。圖和垂直面方向圖。垂直面方向圖垂直面方向圖立體方向圖立體方向圖EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論40 電子信息科學(xué)概論MTI也可以利用反射板可把輻射能控制到單側(cè)方向利用反射板可把輻射能控制到單側(cè)方向 平面反射板放在陣列的一邊構(gòu)成扇形區(qū)覆蓋天線。下面的平面反射板放在陣列的一邊構(gòu)成扇形區(qū)覆蓋天線。下面的水平面方向圖說明了反射反射面面的作用的作用-反射面把功率反射到反射面把功率反射到單側(cè)方向，單側(cè)方向，提高了增益。提高了增益。天線的基本知識天線的基本知識全向陣全向陣（垂直陣列（垂直陣列 不帶平面反射板）不帶平

19、面反射板） 拋物反射面的使用，更能使天線的輻射，像光學(xué)中的探照燈那樣，把能量集拋物反射面的使用，更能使天線的輻射，像光學(xué)中的探照燈那樣，把能量集中到一個(gè)小立體角內(nèi)，從而獲得很高的增益。不言而喻，拋物面天線的構(gòu)成包括中到一個(gè)小立體角內(nèi)，從而獲得很高的增益。不言而喻，拋物面天線的構(gòu)成包括兩個(gè)基本要素：兩個(gè)基本要素：拋物反射面拋物反射面 和和 放置在拋物面焦點(diǎn)上的輻射源。放置在拋物面焦點(diǎn)上的輻射源。扇形區(qū)覆蓋扇形區(qū)覆蓋（垂直陣列（垂直陣列 帶平面反射板）帶平面反射板）平面反射板平面反射板EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論41 電子信息科學(xué)概論MTI天線的基本知識天線的基本知識

20、1.3.3 增益增益 增益增益是指：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)生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個(gè)天線把輸入功率集中輻一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個(gè)天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。增益越高。 可以這樣來理解可以這樣來理解增益增益的物理含義的物理含義-為在一定的距離上的某點(diǎn)處產(chǎn)為在一定的距離上的某點(diǎn)處產(chǎn)生一定大小的信號，如果用理想的無方

21、向性點(diǎn)源作為發(fā)射天線，需要生一定大小的信號，如果用理想的無方向性點(diǎn)源作為發(fā)射天線，需要100W的輸?shù)妮斎牍β?，而用增益為入功率，而用增益?G = 13 dB = 20 的某定向天線作為發(fā)射天線時(shí)，輸入功率的某定向天線作為發(fā)射天線時(shí)，輸入功率只需只需 100 / 20 = 5W . 換言之，某天線的換言之，某天線的增益，增益，就其最大輻射方向上的輻射效果就其最大輻射方向上的輻射效果來說，與無方向性的理想點(diǎn)源相比，把輸入功率放大的倍數(shù)。來說，與無方向性的理想點(diǎn)源相比，把輸入功率放大的倍數(shù)。 半波對稱振子的增益為半波對稱振子的增益為G = 2.15 dBi ; 4個(gè)半波對稱振子個(gè)半波對稱振子 沿垂

22、線上下排列，構(gòu)成一個(gè)垂直四元陣，其增益約為沿垂線上下排列，構(gòu)成一個(gè)垂直四元陣，其增益約為G = 8.15 dBi ( dBi這個(gè)單位表示比較對象是各向均勻輻射的理想點(diǎn)源這個(gè)單位表示比較對象是各向均勻輻射的理想點(diǎn)源) 。 如果以半波對稱振子作比較對象，則增益的單位是如果以半波對稱振子作比較對象，則增益的單位是dBd . 半波對稱振子的增益為半波對稱振子的增益為G = 0 dBd （因?yàn)槭亲约焊约罕?，比值為（因?yàn)槭亲约焊约罕龋戎禐?，取對，取對數(shù)得零值。）數(shù)得零值。） ； 垂直四元陣，其增益約為垂直四元陣，其增益約為G = 8.15 2.15 = 6 dBd . EE141 2011 Aif

23、eng Ren電子信息科學(xué)概論42 電子信息科學(xué)概論MTI 1.3.4 波瓣寬度波瓣寬度 方向圖通常都有兩個(gè)或多個(gè)瓣，其中輻射強(qiáng)度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱方向圖通常都有兩個(gè)或多個(gè)瓣，其中輻射強(qiáng)度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。參見圖為副瓣或旁瓣。參見圖1.3.4 a , 在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強(qiáng)度降低在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強(qiáng)度降低 3 dB（功（功率密度降低一半）的兩點(diǎn)間的夾角定義為率密度降低一半）的兩點(diǎn)間的夾角定義為波瓣寬度（波瓣寬度（又稱又稱 波束寬度波束寬度 或或 主瓣寬度主瓣寬度 或或 半功率角半功率角）。波瓣寬度）。波瓣寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠(yuǎn)，抗

24、干擾能力越強(qiáng)。越窄，方向性越好，作用距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強(qiáng)。 還有一種還有一種波瓣寬度波瓣寬度，即，即 10dB波瓣寬度波瓣寬度，顧名思義它是方向圖中輻射強(qiáng)度降，顧名思義它是方向圖中輻射強(qiáng)度降低低 10dB （功率密度降至十分之一）（功率密度降至十分之一） 的兩個(gè)點(diǎn)間的夾角，見圖的兩個(gè)點(diǎn)間的夾角，見圖1.3.4 b . 天線的基本知識天線的基本知識3dB 波瓣寬度波瓣寬度 - 3dB點(diǎn)點(diǎn) - 3dB點(diǎn)點(diǎn)10dB 波瓣寬度波瓣寬度 -10dB點(diǎn)點(diǎn) - 10dB點(diǎn)點(diǎn)峰值方向峰值方向（最大輻射方向）（最大輻射方向）圖圖1.3.4 a圖圖1.3.4 b峰值方向峰值方向（最大輻射方向）（最大輻射方向）

25、EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論43 電子信息科學(xué)概論MTI 天線的基本知識天線的基本知識1.3.5 前后比前后比 方向圖中，前后瓣最大值之比稱為前后比，記為方向圖中，前后瓣最大值之比稱為前后比，記為 F / B 。前后比越大，天線。前后比越大，天線的后向輻射（或接收）越小。前后比的后向輻射（或接收）越小。前后比F / B 的計(jì)算十分簡單的計(jì)算十分簡單- F / B = 10 Lg （前向功率密度）前向功率密度） /（ 后向功率密度后向功率密度 ） 對天線的前后比對天線的前后比F / B 有要求時(shí)，其有要求時(shí)，其典型值為典型值為 （18 30）dB，特殊情況下則特殊情

26、況下則要求達(dá)（要求達(dá)（35 40）dB . EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論44 電子信息科學(xué)概論MTI 1.3.6 天線增益的若干近似計(jì)算式天線增益的若干近似計(jì)算式 1）天線主瓣寬度越窄，增益越高。對于一般天線，可用下式估算其增益：）天線主瓣寬度越窄，增益越高。對于一般天線，可用下式估算其增益： G（ dBi ） = 10 Lg 32000 / （ 23dB,E 23dB,H ） 式中，式中， 23dB,E 與與 23dB,H 分別為天線在兩個(gè)主平面上的波瓣寬度；分別為天線在兩個(gè)主平面上的波瓣寬度； 32000 是統(tǒng)計(jì)出來的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。是統(tǒng)計(jì)出來的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 2）對于

27、拋物面天線，可用下式近似計(jì)算其增益：）對于拋物面天線，可用下式近似計(jì)算其增益： G（ dB i ） = 10 Lg 4.5 （ D / 0 ）2 式中，式中， D 為拋物面直徑；為拋物面直徑； 0 為中心工作波長；為中心工作波長； 4.5 是統(tǒng)計(jì)出來的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。是統(tǒng)計(jì)出來的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 3）對于直立全向天線，有近似計(jì)算式）對于直立全向天線，有近似計(jì)算式 G（ dBi ） = 10 Lg 2 L / 0 式中，式中， L 為天線長度；為天線長度； 0 為中心工作波長；為中心工作波長；天線的基本知識天線的基本知識EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論45 電子信息科學(xué)概論MTI

28、1.3.7 上旁瓣抑制上旁瓣抑制 對于基站天線，人們常常要求它的垂直面（即對于基站天線，人們常常要求它的垂直面（即俯仰面俯仰面）方向圖中，主瓣上方第）方向圖中，主瓣上方第一旁瓣盡可能弱一些。這就是所謂的一旁瓣盡可能弱一些。這就是所謂的上旁瓣抑制上旁瓣抑制 。基站的服務(wù)對象是地面上的移動基站的服務(wù)對象是地面上的移動電話用戶，指向天空的輻射是毫無意義的電話用戶，指向天空的輻射是毫無意義的。 天線的基本知識天線的基本知識EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論46 電子信息科學(xué)概論MTI1.3.8 天線的下傾天線的下傾 為使主波瓣指向地面，安置時(shí)需要將天線適度下傾為使主波瓣指向地面

29、，安置時(shí)需要將天線適度下傾。天線的基本知識天線的基本知識EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論47 電子信息科學(xué)概論MTI垂直極化垂直極化1.4 天線的極化天線的極化 天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構(gòu)成。人們規(guī)定：電場天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構(gòu)成。人們規(guī)定：電場的方向就是天線極化方向。的方向就是天線極化方向。一般使用的天線為單極化的一般使用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化極化的情況：垂直極化-是最常用的；水平極化是最常用的；水平極化-也是要被用到的。也是要被用到的。天線的基本知識天線的基本

30、知識水平極化水平極化EEEE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論48 電子信息科學(xué)概論MTI垂直極化垂直極化1.4.1 雙極化天線雙極化天線 下圖示出了另兩種單極化的情況：下圖示出了另兩種單極化的情況：+45 極化極化 與與 -45 極化，它們僅僅在特殊場合下使用極化，它們僅僅在特殊場合下使用。這樣，共有四種單極化了，見下圖。這樣，共有四種單極化了，見下圖。 把垂直極化和水平極化兩種極化的天線組合在一起，或者把垂直極化和水平極化兩種極化的天線組合在一起，或者，把把 +45 極化和極化和 -45 極化兩種極化的天線組合在一起，就構(gòu)成了一種新的天線極化兩種極化的天線組合在一起，就

31、構(gòu)成了一種新的天線-雙極化天線雙極化天線。天線的基本知識天線的基本知識水平極化水平極化+45 極化極化-45 極化極化EEEEEE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論49 電子信息科學(xué)概論MTI 下圖示出了兩個(gè)單極化天線安裝在一起組成一付雙極化天線，注意，雙極化天下圖示出了兩個(gè)單極化天線安裝在一起組成一付雙極化天線，注意，雙極化天線有兩個(gè)接頭。線有兩個(gè)接頭。 雙極化天線輻射（或接收）兩個(gè)雙極化天線輻射（或接收）兩個(gè)極化在空間相互正交（垂直）的極化在空間相互正交（垂直）的波。波。天線的基本知識天線的基本知識V/H（垂直（垂直/水平）型水平）型 雙雙 極極 化化+ 45 / -4

32、5 型型 雙雙 極極 化化EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論50 電子信息科學(xué)概論MTI1.4.2 極化損失極化損失 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。右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收，而左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。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)，接收到的信號都會變小，當(dāng)來波的極化方向

33、與接收天線的極化方向不一致時(shí)，接收到的信號都會變小，也就是說，發(fā)生也就是說，發(fā)生極化損失極化損失。例如：當(dāng)用。例如：當(dāng)用+ 45 極化天線接收垂直極化或水平極化波極化天線接收垂直極化或水平極化波時(shí)，或者，當(dāng)用垂直極化天線接收時(shí)，或者，當(dāng)用垂直極化天線接收 +45 極化或極化或 -45極化波時(shí)，等等情況下，都要極化波時(shí)，等等情況下，都要產(chǎn)生極化損失。用圓極化天線接收任一線極化波，或者，用線極化天線接收任一圓產(chǎn)生極化損失。用圓極化天線接收任一線極化波，或者，用線極化天線接收任一圓極化波，等等情況下，也必然發(fā)生極化損失極化波，等等情況下，也必然發(fā)生極化損失-只能接收到來波的一半能量。只能接收到來波的

34、一半能量。 當(dāng)接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時(shí)，例如用水平極化的接收當(dāng)接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時(shí)，例如用水平極化的接收天線接收垂直極化的來波，或用右旋圓極化的接收天線接收左旋圓極化的來波時(shí)，天線接收垂直極化的來波，或用右旋圓極化的接收天線接收左旋圓極化的來波時(shí)，天線就完全接收不到來波的能量，這種情況下極化損失為最大天線就完全接收不到來波的能量，這種情況下極化損失為最大，稱稱極化完全隔離極化完全隔離。天線的基本知識天線的基本知識EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論51 電子信息科學(xué)概論MTI1.4.3 極化隔離極化隔離 理想的極化完全隔離是沒有

35、的。饋送到一種極化的天線中去的信號多少總會有理想的極化完全隔離是沒有的。饋送到一種極化的天線中去的信號多少總會有那么一點(diǎn)點(diǎn)在另外一種極化的天線中出現(xiàn)。例如下圖所示的雙極化天線中，設(shè)輸入那么一點(diǎn)點(diǎn)在另外一種極化的天線中出現(xiàn)。例如下圖所示的雙極化天線中，設(shè)輸入垂直極化天線的功率為垂直極化天線的功率為10W，結(jié)果在水平極化天線的輸出端測得的輸出功率為，結(jié)果在水平極化天線的輸出端測得的輸出功率為 10mW。天線的基本知識天線的基本知識垂直極化，垂直極化，10 W水平極化，水平極化，10 mW在這種情況下的在這種情況下的極化極化隔離為隔離為X = 10 Lg (10,000 mW / 10 mW) =

36、10 Lg (1000) = 30（dB）EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論52 電子信息科學(xué)概論MTI1.5 天線的輸入阻抗天線的輸入阻抗 Zin 定義：定義：天線輸入端信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。天線輸入端信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。 輸入輸入阻抗具有電阻分量阻抗具有電阻分量 Rin 和電抗分量和電抗分量 Xin ，即，即 Zin = Rin + j Xin 。電抗分量的存在會。電抗分量的存在會減少天線從饋線對信號功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零，也就是減少天線從饋線對信號功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零，也就是應(yīng)

37、盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。事實(shí)上，即使是設(shè)計(jì)、調(diào)試得很好的天線應(yīng)盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。事實(shí)上，即使是設(shè)計(jì)、調(diào)試得很好的天線，其輸入阻抗中總還含有一個(gè)小的電抗分量值。，其輸入阻抗中總還含有一個(gè)小的電抗分量值。 輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作波長有關(guān)，半波對稱振子是最重要的輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作波長有關(guān)，半波對稱振子是最重要的基本天線基本天線 ，其輸入阻抗為，其輸入阻抗為 Zin = 73.142.5 (歐歐) 。當(dāng)把其長度縮短（）。當(dāng)把其長度縮短（）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，此時(shí)的輸入阻時(shí)，就可以消除其中的電抗分量，使天線的輸入阻抗為

38、純電阻，此時(shí)的輸入阻抗為抗為 Zin = 73.1 (歐歐) ,（標(biāo)稱（標(biāo)稱 75 歐）歐） 。注意，嚴(yán)格的說，純電阻性的天線輸入阻。注意，嚴(yán)格的說，純電阻性的天線輸入阻抗只是對點(diǎn)頻而言的?？怪皇菍c(diǎn)頻而言的。 順 便 指 出 ， 半 波 折 合 振 子 的 輸 入 阻 抗 為 半 波 對 稱 振 子 的 四 倍 ， 即順 便 指 出 ， 半 波 折 合 振 子 的 輸 入 阻 抗 為 半 波 對 稱 振 子 的 四 倍 ， 即 Zin = 280 (歐歐) ,（標(biāo)稱（標(biāo)稱300歐）。歐）。 有趣的是，對于任一天線，人們總可通過天線阻抗調(diào)試，在要求的工作頻率有趣的是，對于任一天線，人們總可通過

39、天線阻抗調(diào)試，在要求的工作頻率范圍內(nèi)，使輸入阻抗的虛部很小且實(shí)部相當(dāng)接近范圍內(nèi)，使輸入阻抗的虛部很小且實(shí)部相當(dāng)接近 50 歐，從而使得天線的輸入阻歐，從而使得天線的輸入阻抗為抗為Zin = Rin = 50 歐歐-這是天線能與饋線處于良好的阻抗匹配所必須的。這是天線能與饋線處于良好的阻抗匹配所必須的。天線的基本知識天線的基本知識EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論53 電子信息科學(xué)概論MTI1.6 天線的工作頻率范圍（頻帶寬度）天線的工作頻率范圍（頻帶寬度） 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（頻帶寬度）內(nèi)工無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻

40、率范圍（頻帶寬度）內(nèi)工作的，天線的頻帶寬度有兩種不同的定義作的，天線的頻帶寬度有兩種不同的定義- 一種是指：在駐波比一種是指：在駐波比SWR 1.5 條件下，天線的工作頻帶寬度；條件下，天線的工作頻帶寬度； 一種是指：天線增益下降一種是指：天線增益下降 3 分貝范圍內(nèi)的頻帶寬度。分貝范圍內(nèi)的頻帶寬度。 在移動通信系統(tǒng)中，通常是按前一種定義的，具體的說，天線的頻帶寬度就是在移動通信系統(tǒng)中，通常是按前一種定義的，具體的說，天線的頻帶寬度就是天線的駐波比天線的駐波比SWR 不超過不超過 1.5 時(shí)，天線的工作頻率范圍。時(shí)，天線的工作頻率范圍。 一般說來，在工作頻帶寬度內(nèi)的各個(gè)頻率點(diǎn)上一般說來，在工作

41、頻帶寬度內(nèi)的各個(gè)頻率點(diǎn)上, 天線性能是有差異的，但這種天線性能是有差異的，但這種差異造成的性能下降是可以接受的。差異造成的性能下降是可以接受的。天線的基本知識天線的基本知識EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論54 電子信息科學(xué)概論MTI1.7 移動通信常用的基站天線、直放站天線與室內(nèi)天線移動通信常用的基站天線、直放站天線與室內(nèi)天線1.7.1 板狀天線板狀天線天線的基本知識天線的基本知識 無論是無論是GSM 還是還是CDMA， 板狀天線是用得最為普遍的一類極為板狀天線是用得最為普遍的一類極為重要的基站天線。這種天線的優(yōu)點(diǎn)是：增益高、扇形區(qū)方向圖好、后重要的基站天線。這種天線

42、的優(yōu)點(diǎn)是：增益高、扇形區(qū)方向圖好、后瓣小、垂直面方向圖俯角控制方便、密封性能瓣小、垂直面方向圖俯角控制方便、密封性能 可靠以及使用壽命長可靠以及使用壽命長。 板狀天線也常常被用作為直放站的用戶天線，根據(jù)作用扇形區(qū)板狀天線也常常被用作為直放站的用戶天線，根據(jù)作用扇形區(qū)的范圍大小，應(yīng)選擇相應(yīng)的天線型號。的范圍大小，應(yīng)選擇相應(yīng)的天線型號。EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論55 電子信息科學(xué)概論MTI1.7.1 a 基站板狀天線基本技術(shù)指標(biāo)示例基站板狀天線基本技術(shù)指標(biāo)示例天線的基本知識天線的基本知識頻率范圍頻率范圍頻帶寬度頻帶寬度增益增益極化極化標(biāo)稱阻抗標(biāo)稱阻抗電壓駐波比電壓駐

43、波比半功率波束寬度半功率波束寬度前后比前后比下傾角（可調(diào)）下傾角（可調(diào)）垂直面上旁瓣抑制垂直面上旁瓣抑制824-960 MHz70MHz14 17 dBi垂直垂直50 Ohm 1.425dB 3 8 水平面水平面 60 120 垂直面垂直面 16 8 -12 dB互調(diào)互調(diào) 110 dBmEE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論56 電子信息科學(xué)概論MTI 1.7.1 b 板狀天線高增益的形成板狀天線高增益的形成 天線的基本知識天線的基本知識單個(gè)半波振子垂直面方向圖增益為 G = 2.15 dB兩個(gè)半波振子垂直面方向圖增益為 G = 5.15 dB四個(gè)半波振子垂直面方向圖增益為

44、 G = 8.15 dB單個(gè)半波振子兩個(gè)半波振子四個(gè)半波振子A. 采用多個(gè)半波振子排成一個(gè)垂直放置的直線陣采用多個(gè)半波振子排成一個(gè)垂直放置的直線陣EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論57 電子信息科學(xué)概論MTI天線的基本知識天線的基本知識兩個(gè)半波振子（帶反射板）垂直面方向圖兩個(gè)半波振子（帶反射板）水平面方向圖反反射射板板 長度為L兩個(gè)半半波波振振子子反反射射板板寬度為W兩個(gè)半半波波振振子子兩個(gè)半波振子（帶反射板兩個(gè)半波振子（帶反射板）在垂直面上的配置在垂直面上的配置兩個(gè)半波振子（帶反射板兩個(gè)半波振子（帶反射板）在水平面上的配置）在水平面上的配置B. 在直線陣的一側(cè)加一塊反

45、射板在直線陣的一側(cè)加一塊反射板 （以帶反射板的二半波振子垂直陣為例（以帶反射板的二半波振子垂直陣為例）增益為 G = 11 14 dBEE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論58 電子信息科學(xué)概論MTI天線的基本知識天線的基本知識C. 為提高板狀天線的增益，還可以進(jìn)一步采用八個(gè)半波振子排陣為提高板狀天線的增益，還可以進(jìn)一步采用八個(gè)半波振子排陣 前面已指出，四個(gè)半波振子排成一個(gè)垂直放置的直線前面已指出，四個(gè)半波振子排成一個(gè)垂直放置的直線陣的增益約為陣的增益約為 8 dB；一側(cè)加有一個(gè)反射板的四元式直線陣；一側(cè)加有一個(gè)反射板的四元式直線陣，即常規(guī)板狀天線，其增益約為，即常規(guī)板狀天

46、線，其增益約為 14 17 dB 。 一側(cè)加有一個(gè)反射板的八元式直線陣，即加長型板狀一側(cè)加有一個(gè)反射板的八元式直線陣，即加長型板狀天線，其增益約為天線，其增益約為 16 19 dB . 不言而喻，加長型板狀天不言而喻，加長型板狀天線的長度，為常規(guī)板狀天線的一倍，達(dá)線的長度，為常規(guī)板狀天線的一倍，達(dá) 2.4 m 左右。左右。EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論59 電子信息科學(xué)概論MTI天線的基本知識天線的基本知識1.7.2 高增益柵狀拋物面天線高增益柵狀拋物面天線 從性能價(jià)格比出發(fā)，人們常常選用從性能價(jià)格比出發(fā)，人們常常選用柵狀拋物柵狀拋物面天線面天線作為直放站施主天線。

47、由于作為直放站施主天線。由于拋物面拋物面具有良具有良好的聚焦作用，所以拋物面天線集射能力強(qiáng)，直好的聚焦作用，所以拋物面天線集射能力強(qiáng)，直徑為徑為 1.5 m 的柵狀拋物面天線，的柵狀拋物面天線，在在900兆頻段，兆頻段，其增益即可達(dá)其增益即可達(dá) G = 20 dB . 它特別適用于點(diǎn)對點(diǎn)它特別適用于點(diǎn)對點(diǎn)的通信，例如它常常被選用為直放站的施主天線的通信，例如它常常被選用為直放站的施主天線。 拋物面采用柵狀結(jié)構(gòu)，一是為了減輕天線的拋物面采用柵狀結(jié)構(gòu)，一是為了減輕天線的重量，二是為了減少風(fēng)的阻力。重量，二是為了減少風(fēng)的阻力。 拋物面天線一般都能給出拋物面天線一般都能給出 不低于不低于 30 dB

48、的的前后比前后比 ，這也正是直放站系統(tǒng)防自激而對接收天，這也正是直放站系統(tǒng)防自激而對接收天線所提出的必須滿足的技術(shù)指標(biāo)。線所提出的必須滿足的技術(shù)指標(biāo)。EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論60 電子信息科學(xué)概論MTI天線的基本知識天線的基本知識1.7.3 八木定向天線八木定向天線 八木定向天線，八木定向天線，具有增益較高、結(jié)構(gòu)具有增益較高、結(jié)構(gòu)輕巧、架設(shè)方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。因此輕巧、架設(shè)方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。因此，它特別適用于點(diǎn)對點(diǎn)的通信，例如它是，它特別適用于點(diǎn)對點(diǎn)的通信，例如它是室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外接收天線的首選天線室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外接收天線的首選天線類型。類型。 八木

49、定向天線的單元數(shù)越多，其增益八木定向天線的單元數(shù)越多，其增益越高，越高，通常采用通常采用 6 12 單元的八木定向天單元的八木定向天線，其增益可達(dá)線，其增益可達(dá) 1015 dB 。 EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論61 電子信息科學(xué)概論MTI天線的基本知識天線的基本知識1.7.4 室內(nèi)吸頂天線室內(nèi)吸頂天線 室內(nèi)吸頂天線必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型室內(nèi)吸頂天線必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。 現(xiàn)今市場上見到的室內(nèi)吸頂天線，外形現(xiàn)今市場上見到的室內(nèi)吸頂天線，外形花色很多，但其內(nèi)芯的購造幾乎都是一樣的花色很多，但其內(nèi)芯的購造幾乎都是一樣的。這種吸

50、頂天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，雖然尺寸很小。這種吸頂天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，雖然尺寸很小，但由于是在天線寬帶理論的基礎(chǔ)上，借助，但由于是在天線寬帶理論的基礎(chǔ)上，借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試，所以能很好地滿足在非常寬的工作行調(diào)試，所以能很好地滿足在非常寬的工作頻帶內(nèi)的駐波比要求，按照國家標(biāo)準(zhǔn)，在很頻帶內(nèi)的駐波比要求，按照國家標(biāo)準(zhǔn)，在很寬的頻帶內(nèi)工作的天線其駐波比指標(biāo)為寬的頻帶內(nèi)工作的天線其駐波比指標(biāo)為VSWR 2 。當(dāng)然，能達(dá)到。當(dāng)然，能達(dá)到VSWR 1.5 更更好。順便指出，好。順便指出，室內(nèi)吸頂天線屬于低增益天室內(nèi)吸頂天線屬于低增益天線線, 一般為一般為

51、 G = 2 dB 。 EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論62 電子信息科學(xué)概論MTI天線的基本知識天線的基本知識1.7.5 室內(nèi)壁掛天線室內(nèi)壁掛天線 室內(nèi)壁掛天線同樣必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外室內(nèi)壁掛天線同樣必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。型美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。 現(xiàn)今市場上見到的室內(nèi)吸頂天線，外形花現(xiàn)今市場上見到的室內(nèi)吸頂天線，外形花色很多，但其內(nèi)芯的購造幾乎也都是一樣的。色很多，但其內(nèi)芯的購造幾乎也都是一樣的。這種壁掛天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，屬于空氣介質(zhì)型微這種壁掛天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，屬于空氣介質(zhì)型微帶天線。由于采用了展寬天線頻寬的輔助結(jié)構(gòu)帶天線。由于采用了展寬天線頻寬

52、的輔助結(jié)構(gòu)，借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)絡(luò)分析，借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試，所以能較好地滿足了工作寬頻帶儀進(jìn)行調(diào)試，所以能較好地滿足了工作寬頻帶的要求。順便指出，室內(nèi)壁掛天線具有一定的的要求。順便指出，室內(nèi)壁掛天線具有一定的增益，約為增益，約為G = 7 dB 。 EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論63 電子信息科學(xué)概論MTI 2 電波傳播的幾個(gè)基本概念電波傳播的幾個(gè)基本概念 目前目前GSM和和CDMA移動通信使用的頻段為：移動通信使用的頻段為： GSM：890 960 MHz , 1710 1880 MHz CDMA: 806 896 MHz

53、 806 960 MHz 頻率范圍屬頻率范圍屬超短波超短波范圍；范圍； 1710 1880 MHz 頻率范圍屬頻率范圍屬微波微波范圍范圍。 電波的頻率不同，或者說波長不同，其傳播特點(diǎn)也不完全相同，甚至很不相同。電波的頻率不同，或者說波長不同，其傳播特點(diǎn)也不完全相同，甚至很不相同。天線的基本知識天線的基本知識EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論64 電子信息科學(xué)概論MTI天線的基本知識天線的基本知識2.1 電波的傳播損耗電波的傳播損耗 設(shè)發(fā)射功率為設(shè)發(fā)射功率為PT ( W ) ，發(fā)射天線增益為發(fā)射天線增益為GT ( dB ) ，工作頻率為工作頻率為f ( MHz ) . 接

54、收功接收功率為率為PR ( W ) ，接收天線增益為接收天線增益為GR ( dB ) ，收、發(fā)天線間距離為收、發(fā)天線間距離為R ( km ) ，經(jīng)過簡單推經(jīng)過簡單推導(dǎo)，可寫得電波在導(dǎo)，可寫得電波在自由空間的傳播損耗自由空間的傳播損耗 L0 為為： L0 ( dB ) = 10 Lg（ PT / PR ） = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB) 舉例舉例 設(shè)：設(shè)：PT = 10 W = 40 dBmw ； GT = 10 dBi ； GR = 3 dBi ； f = 900MHz 問：問：R = 500 m 時(shí)

55、，時(shí)， L0 ( dB ) = ？ , PR = ？ 解答：解答： (1)傳播損耗傳播損耗 L0 的計(jì)算的計(jì)算 L0 = 32.45 + 20 Lg 900 + 20 Lg 0.5 - 10 - 3 = 32.45 + 59.1 - 6 - 10 - 3 = 72.5 ( dB ) （2）接收功率接收功率PR 的計(jì)算的計(jì)算 PR = PT / ( 10 7.25 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.25 ) = 1 ( W ) / ( 10 0.725 ) = 1 ( W ) / 5.31 = 0.188 ( W ) EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論65 電子

56、信息科學(xué)概論MTI天線的基本知識天線的基本知識* 電波傳播損耗的奧村經(jīng)驗(yàn)公式電波傳播損耗的奧村經(jīng)驗(yàn)公式 日本人日本人奧村，對奧村，對地面移動通信的電波傳播問題，做了大量的統(tǒng)計(jì)工作，并歸納出一個(gè)地面移動通信的電波傳播問題，做了大量的統(tǒng)計(jì)工作，并歸納出一個(gè)大城市適用的大城市適用的傳播損耗傳播損耗 Lb 經(jīng)驗(yàn)公式：經(jīng)驗(yàn)公式： Lb ( dB ) = 75 + 26 Lg f + 45 Lg R - GT ( dB ) - GR ( dB ) （ 14 + 6.5 Lg R ） Lg HT 3.2 Lg （12 HR ） 2 式中，式中， 收、發(fā)天線高度收、發(fā)天線高度HR 、 HT 單位為單位為 m

57、. 舉例舉例 設(shè)：設(shè)：f = 900 MHz ； HT = 64 m ; HR = 2 m ； GT = 10 (dBi) ； GR = 3 (dBi) 問：問：R = 500 m 時(shí)，時(shí)， Lb = ？解：解： Lb = 75 + 26 Lg 900 + 45 Lg 0.5 （ 14 + 6.5 Lg 0.5 ） Lg 64 3.2 Lg （12 2 ） 2 = 75 + 76.8 13.5 21.7 6 = 110.6 ( dB )-可見，信號的衰減比自由空間中要大得多！可見，信號的衰減比自由空間中要大得多！EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論66 電子信息科學(xué)概論M

58、TI2.2 極限直視距離極限直視距離 超短波特別是微波，頻率很高，波長很短，它的地表面波衰減很快，因此不能超短波特別是微波，頻率很高，波長很短，它的地表面波衰減很快，因此不能依靠地表面波作較遠(yuǎn)距離的傳播。超短波特別是微波，主要是由空間波來傳播的。依靠地表面波作較遠(yuǎn)距離的傳播。超短波特別是微波，主要是由空間波來傳播的。簡單地說，空間波是在空間范圍內(nèi)沿直線方向傳播的波。顯然，由于地球的曲率使簡單地說，空間波是在空間范圍內(nèi)沿直線方向傳播的波。顯然，由于地球的曲率使空間波傳播存在一個(gè)空間波傳播存在一個(gè)極限直視距離極限直視距離Rmax 。在最遠(yuǎn)直視距離之內(nèi)的區(qū)域，習(xí)慣上稱為。在最遠(yuǎn)直視距離之內(nèi)的區(qū)域，習(xí)

59、慣上稱為照明區(qū)照明區(qū)；極限直視距離；極限直視距離Rmax以外的區(qū)域，則稱為以外的區(qū)域，則稱為陰影區(qū)。陰影區(qū)。不言而語，利用超短波、不言而語，利用超短波、微波進(jìn)行通信時(shí)，接收點(diǎn)應(yīng)落在發(fā)射天線極限直視距離微波進(jìn)行通信時(shí)，接收點(diǎn)應(yīng)落在發(fā)射天線極限直視距離Rmax內(nèi)。內(nèi)。 受地球曲率半徑的影響，極限直視距離受地球曲率半徑的影響，極限直視距離Rmax和發(fā)射天線與接收天線的高度和發(fā)射天線與接收天線的高度HT 與與 HR間的關(guān)系為間的關(guān)系為 ： Rmax 3.57 HT (m) +HR (m) (km)天線的基本知識天線的基本知識RTRTRR接收天線高接收天線高HR 發(fā)射天線高發(fā)射天線高HT 考慮到大氣層對

60、電波的折射作用，極限直視距離應(yīng)修正為考慮到大氣層對電波的折射作用，極限直視距離應(yīng)修正為 Rmax 4.12 HT (m) +HR (m) (km) 由于電磁波的頻率遠(yuǎn)低于光波的頻率，電波傳播的由于電磁波的頻率遠(yuǎn)低于光波的頻率，電波傳播的有效直視距離有效直視距離 Re 約為約為 極限直極限直視距離視距離Rmax 的的 70% ，即，即 Re = 0.7 Rmax . 例如，例如，HT 與與 HR 分別為分別為 49 m 和和 1.7 m，則，則有效直視距離有效直視距離為為 Re = 24 km .EE141 2011 Aifeng Ren電子信息科學(xué)概論67 電子信息科學(xué)概論MTI2.3 電波在