天線的基礎(chǔ)知識

1、天線的基礎(chǔ)知識(2009-05-1722:14:38)1天線工作原理及作用是什么？天線作為無線通信不可缺少的一部分，其基本功能是輻射和接收無線電波。發(fā)射時(shí),把高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波；接收時(shí)，把電滋波轉(zhuǎn)換為高頻電流。2天線有多少種類？天線品種繁多，主要有下列幾種分類方式：按用途可分為基地臺天線(basestationantenna和移動臺天線(mobileportableantenna©,還有就是手持對講機(jī)用的天線(handholdtransceiverantennas)基地電臺俗稱棒子天線；車載天線俗稱苗子；手臺天線由于絕大部分是橡膠外皮的因此俗稱橡膠天線或橡膠棒兒。按工作頻段可劃分為

2、超長波、長波、中波、短波、超短波和微波。按其方向可劃分為全向和定向天線。3如何選擇天線？天線作為通信系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的好壞直接影響通信系統(tǒng)的指標(biāo)，用戶在選擇天線時(shí)必須首先注重其性能。具體說有兩個(gè)方面，第一選擇天線類型；第二選擇天線的電氣性能。選擇天線類型的意義是：所選天線的方向圖是否符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)中電波覆蓋的要求；選擇天線電氣性能的要求是：選擇天線的頻率帶寬、增益、額定功率等電氣指標(biāo)是否符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此，用戶在選擇天線時(shí)最好向廠家聯(lián)系咨詢或在往上對比分析其技術(shù)指標(biāo)。4什么是天線的增益？增益是天線的主要指標(biāo)之一，它是方向系數(shù)與效率的乘積，是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。增益大小的選

3、擇取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)對電波覆蓋區(qū)域的要求，簡單地說,在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)，一般基地臺天線采用高增益天線，移動臺天線采用低增益天線。5什么是電壓駐波比？天線輸入阻抗和饋線的特性阻抗不一致時(shí)，產(chǎn)生的反射波和入射波在饋線上疊加形成的磁波，其相鄰電壓的最大值和最小值之比是電壓駐波比，它是檢驗(yàn)饋線傳輸效率的依據(jù)，電壓駐波比小于1.5,在工作頻點(diǎn)的電壓駐波比小于1.2,電壓駐波比過大，將縮短通信距離，而且反射功率將返回發(fā)射機(jī)功放部分，容易燒壞功放管，影響通信系統(tǒng)正常工作。電壓駐波比1.01.11.21.52.03.0反射功率%00.20.84.011.125.0傳輸功率%10099.89

4、9.29688.975.06什么是天線的方向性？天線對空間不同方向具有不同的輻射或接收能力，這就是天線的方向性。衡量天線方向性通常使用方向圖，在水平面上，輻射與接收無最大方向的天線稱為全向天線，有一個(gè)或多個(gè)最大方向的天線稱為定向天線。全向天線由于其無方向性，所以多用在點(diǎn)對多點(diǎn)通信的中心臺。定向天線由于具有最大輻射或接收方向，因此能量集中，增益相對全向天線要高，適合于遠(yuǎn)距離點(diǎn)對點(diǎn)通信，同時(shí)由于具有方向性，抗干擾能力比較強(qiáng)。7如何理解天線的工作頻帶寬度？天線的電參數(shù)一般都于工作頻率有關(guān)，保證電參數(shù)指標(biāo)容許的頻率變化范圍，即是天線的工作頻帶寬度。一般全向天線的工作帶寬能達(dá)到工作頻率范圍的3-5%,定

5、向天線的工作帶寬能達(dá)到工作頻率的5-10%。8如何選取電纜及電纜長度？移動通信系統(tǒng)常使用特性阻抗為50歐的同軸電纜作為饋線。為了有效地把電波傳輸?shù)教炀€接口，應(yīng)盡量減小饋線的傳輸損耗。傳輸損耗取決于電纜的直徑和長度，同一頻率下電纜直徑越大，損耗越小，電纜越長損耗越大，原則上，要求電纜的傳輸損耗不宜超過3分貝。下表列出常用電纜的衰減值（db/m）,用戶可根據(jù)自已情況，合理選擇電纜型號及長度。頻率型號150MHz400MHz900MHzSYV-50-70.1210.2030.295CTC-50-70.0600.1000.165CTC-50-90.0500.0850.135CTC-50-120.040

6、0.0600.105進(jìn)口10D-FB0.0400.0700.1109如何選擇天線安裝地點(diǎn)？由于地形和環(huán)境的影響，天線接收到的電磁波是直射波、反射波及散射波的疊加，其結(jié)果決定了接收點(diǎn)處的場強(qiáng)幅度和相位，并直接影響天線的應(yīng)用效果。因此,選擇天線架設(shè)位置應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：a、天線的發(fā)射或接收方向應(yīng)避開障礙物（樓房、鐵塔、橋梁等）；b、天線架設(shè)地點(diǎn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離干擾源（高壓線、航線、鐵塔、公路等）；c、天線應(yīng)盡量架設(shè)在附近的制高點(diǎn)；d、如有幾付天線同在一個(gè)鐵塔上工作，應(yīng)特別注意它們之間的左右和上下的間距，以防相互耦合影響系統(tǒng)性能。10天饋系統(tǒng)應(yīng)如何安裝？首先將天線、饋線和配套零部件按產(chǎn)品說明的要求組裝好

7、，然后在天線的支撐位置，用卡具固定于塔桿的天線支架上，并使天線與塔桿的平行間距大于使用波長，減少塔桿對天線性能的影響。在天線端口處，將饋電線用連接器（或稱電纜頭）與天線接好，彎一個(gè)直徑約五十倍于饋電線直徑的圓環(huán)固定于天線支架上，避免連接器部位直接受力而斷線或損壞。11天饋系統(tǒng)如何防水？天線與饋電線主要是靠連接器連接，采用自粘性橡膠密封帶，將其拉伸后，以半搭形式纏繞在接連器上，可起到良好的密封防水作用。另外，在饋電線進(jìn)入室內(nèi)處彎一個(gè)返水彎，可避免雨水沿饋電線進(jìn)入室內(nèi)設(shè)備。12如何檢測天饋系統(tǒng)？天饋系統(tǒng)架設(shè)好后，應(yīng)由專業(yè)技術(shù)人員使用專用檢測儀器進(jìn)行檢測。通?？稍诎l(fā)射機(jī)和天饋系統(tǒng)之間串接通過式功率計(jì)

8、，檢驗(yàn)設(shè)備發(fā)射機(jī)功率和反射功率的大小來判斷系統(tǒng)工作是否正常。甚高頻（VHF）的通訊距離起決于天線的增益、高度，發(fā)射機(jī)輸出功率、接收機(jī)靈敏度、電磁環(huán)境及有無障礙物等。本頁提供一計(jì)算圖表，您通過它可以大致算出預(yù)定通信系統(tǒng)的通訊距離。右邊公式是如下系統(tǒng)的計(jì)算值：*甲臺為基地臺，架設(shè)于10樓高度，采用6dB玻璃鋼基地臺天線，電纜長度為40米，發(fā)射功率25W,接收機(jī)靈敏度0.5微伏*乙臺為移動手持式對講機(jī)，采用3dB拉桿天線，發(fā)射功率5W,接收靈敏度0.5微伏。*根據(jù)以上數(shù)據(jù)在下圖中查得對應(yīng)的分貝值，如右式計(jì)算出結(jié)果分貝數(shù)（X軸，參考電平），即可查出（Y軸，通訊距離）甲乙兩機(jī)通訊距離為53公里。從圖表中

9、可看出，提高天線的增益、接收機(jī)的靈敏度和雙方天線的高度比提高發(fā)射機(jī)功率更有效。以上計(jì)算出的得數(shù)是一般通信環(huán)境（無干擾、無大障礙物）的通訊距離，和實(shí)際環(huán)境通訊距離會有些誤差。N此主題相關(guān)圖片如下:拿華4標(biāo)通訊金離計(jì)算:鬲顛畢1。*4M10»珥夏L發(fā)討粕曲,邛上中正按此查看圖片詳細(xì)信息舉例說明:以+8dB為X軸，向上查得斜線對應(yīng)點(diǎn)的Y軸數(shù)值即為系統(tǒng)通訊距離0此主題相關(guān)圖片如下：甲臺發(fā)射功率：2印-3dB甲臺天線增益：+6dB田天線高度：30米+12dB甲臺電纜損耗：-6dB乙臺發(fā)射功率：5W-10dB乙天線高度：3.5米-MB乙臺電纜損耗：0比乙臺天線增益：+3田通訊信號強(qiáng)度：0.5uV

10、+12dB合計(jì)+8dB叵按此查看圖片詳細(xì)信息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SWFK1.5條件下，天線的工作頻帶寬度；一種是指：天線增益下降3分貝范圍內(nèi)的頻帶寬度。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，增益越高。可以這樣來理解增益的物理含義-為在一定的距離上的某點(diǎn)處產(chǎn)生一定大小的信號。如果用理想的無方向性點(diǎn)源作

11、為發(fā)射天線，需要100W的輸入功率，而用增益為G=13dB=20的某定向天線作為發(fā)射天線時(shí),輸入功率只需100/20=5W.換言之，某天線的增益,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)。半波對稱振子的增益為G=2.15dBi;4個(gè)半波對稱振子沿垂線上下排列，構(gòu)成一個(gè)垂直四元陣，其增益約為G=8.15dBidBi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dBd。半波對稱振子的增益為G=0dBd(因?yàn)槭亲约焊约罕龋戎禐?,取對數(shù)得零值。)垂直四元陣，其增益約為G=8.15-2.15=6dBN此主題相關(guān)圖片

12、如下:常用車收天線一宓表哦No安品牌增蒞dB吳則增密類別亞1功率W高成m中量£國內(nèi)<ME0元MS7P署在1日本骷石小門CX域2.21巾5,552120L并州01M017S00掂陽5甌鵬Z日市也石飄荒啦E5.2曬15011.59400艇口78003日小站石馴7Wr-.-r5.0力&7.6-；11ML53翎!>K01L3004日本鉆石MR7M1M%E6JE7.25/Er3120L45380例腳腳5日聿離5SG7W435/S6評150L肝350例胸6日本怙后CPB9D0M2.21府5.5劃631-2&49075010300加口片由7日工站石西部r.f3.51盤6

13、.0ISO1.06330制7S008日本怙石td6.03/E工21501.O&310鴕。7SOO9DATJ/ADAX-30CO虱3,51點(diǎn)配。150L郵33Q盟。10日本帖石NK770HM3.01點(diǎn)5.558*22001.02250350軻M11曾造m770HU3.05.S2001.0225018012日本鉆石HILTKIR.3.01J2E.E3JE工22000.甑210啦5SD013口;鉆石SG72003總5,75f8*2網(wǎng)山鄒335X。7sM14伯迪M九二150U.-9&33519015R本拈石15JJT7OBNCJ.111J25,5隧事？20。駕騰3205200手白酹n通

14、卷式ms15日本河血EJM07,261/2%93JEr21M心宣110U0017&G-M5O72,21啟5,2羽匕T.10.73L55420玨閔IS日本站石M2.Z1M3.S例1000.472B0領(lǐng)物兇l-J伯括MAa鈍EL-WM。27170加日本拈石I'TRTTS2.2承2.2】虎0.150初0購0021帕造msMZ23,口限矍L躥9022怙石SMA謂侑1。0.04B15ZOD2300手自用選擇茬在：b粒作的可送抨看度05i巾以下的融開兇0,性魄娶里統(tǒng)高的可選掙SG77002-菁庶超過口融的毛線，用理他國足可祿慶生率穩(wěn)定為情況3,高度超過3#天線送揮區(qū)情重，因指括、頂端固定超

15、高，不枇固，適合停車使用育度超過3nl的而馬整體戕到年內(nèi)，存放使用時(shí)砌裝叵按此查看圖片詳細(xì)信息幾種常用的短波天線通常用于大于6MH1.八木天線(YagiAntenna)八木天線在短波通信中八木天線應(yīng)用于窄帶和高增益短z以上頻段，八木天線在理想情況下增益可達(dá)到19dB,波通信，可架設(shè)安裝在鐵塔上具有很強(qiáng)的方向性。在一個(gè)鐵塔上可同時(shí)架設(shè)幾個(gè)八木天線，八木天線的主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜。2 .對數(shù)周期天線(LogPeriodicAntenna)對數(shù)周期天線價(jià)格昂貴，但可以使用在多種頻率和仰角上。對數(shù)周期天線適合于中、短波通信，利用天波信號，效率高，接近于發(fā)射期望值。與其它高增益天線相比，對數(shù)周期天線方向性更強(qiáng)，對無用方向信號的衰減更大。3 .長線天線(LongWireAntennas)長線天線優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低，增益適中。與八木天線和對極周期天線比，長線天線長度方向性和增益低。但其優(yōu)勢在于，由于其增益與線長度有關(guān)，用戶可以找到最佳接收線的長度和角度。通過比較信號波長，計(jì)算出線的長度，非常適合于遠(yuǎn)距離通信。當(dāng)線長4倍波長在仰角為25度時(shí)與雙極天線比增益高3dB,當(dāng)線長8