天線(xiàn)基本原理以及常用天線(xiàn)介紹

1、關(guān)于天線(xiàn)基本原理及常用天線(xiàn)介紹第一張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、天線(xiàn)的基本原理把從傳輸線(xiàn)上傳下來(lái)的電信號(hào)做為無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射到空間.收集無(wú)線(xiàn)電波并產(chǎn)生電信號(hào) 1、什么是天線(xiàn)?第二張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、天線(xiàn)的作用 將傳輸線(xiàn)中的高頻電磁能 轉(zhuǎn)成為自由空間的電磁波，或反之將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線(xiàn)中的高頻電磁能。因此，要了解天線(xiàn)的特性就必然需要了解自由空間中的電磁波及高頻傳輸線(xiàn)的一些相關(guān)的知識(shí)。第三張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、天線(xiàn)的工作頻率范圍(帶寬) 無(wú)論是發(fā)射天線(xiàn)還是接收天線(xiàn)，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(xiàn)

2、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，據(jù)此可定義天線(xiàn)的頻率帶寬。 有幾種不同的定義： 一種是指天線(xiàn)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(xiàn)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(shuō)，就是當(dāng)天線(xiàn)的輸入駐波比1.5時(shí)，天線(xiàn)的工作帶寬。第四張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在 820 MHz 1/2 波長(zhǎng) 為 180mm, 在890 MHz 為 170mm 175mm對(duì) 850MHz 將是最佳的該天線(xiàn)的頻帶寬度 = 890 - 820 = 70MHz 當(dāng)天線(xiàn)的工作波長(zhǎng)不是最佳時(shí)天線(xiàn)性能要下降在 850MHz 1/2 波長(zhǎng)振子最佳在 89

3、0MHz天線(xiàn)振子在820MHz 在天線(xiàn)工作頻帶內(nèi),天線(xiàn)性能下降不多,仍然是可以接受的。第五張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 無(wú)線(xiàn)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(chēng)為無(wú)線(xiàn)電波的極化。無(wú)線(xiàn)電波的電場(chǎng)方向稱(chēng)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(chēng)它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱(chēng)它為水平極化波。 無(wú)線(xiàn)電波的極化第六張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月垂直極化水平極化+ 45度傾斜的極化 天線(xiàn)輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向就是天線(xiàn)的極化方向- 45度傾斜的極化4、天線(xiàn)的極化第七張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 兩個(gè)天線(xiàn)為一個(gè)

4、整體V/H (垂直/水平)傾斜 (+/- 45) 傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波雙極化天線(xiàn)第八張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 天線(xiàn)的方向性是指天線(xiàn)向一定方向輻射電磁波的能力。對(duì)于接收天線(xiàn)而言，方向性表示天線(xiàn)對(duì)不同方向傳來(lái)的電波所具有的接收能力。天線(xiàn)的方向性的特性曲線(xiàn)通常用方向圖來(lái)表示. 方向圖可用來(lái)說(shuō)明天線(xiàn)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。 天線(xiàn)輻射的方向性第九張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月天線(xiàn)的主要技術(shù)指標(biāo)天線(xiàn)匹配指標(biāo)駐波比1.4隔離度30dB天線(xiàn)輻射特性指標(biāo)增益15dBi,17dBi,18dBi主瓣波束寬度65度,90度第一副瓣抑制-18dB/-22dB前后比30d

5、B交叉極化比軸向203015與國(guó)際接軌的天性輻射特性波束效率3dB 70%10dB96.5%雜散因子3dB 30%10dB3.5%第十張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月頂視側(cè)視5、方向圖 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” 壓成扁平的 一個(gè)單一的對(duì)稱(chēng)振子具有“面包圈” 形的方向圖第十一張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在這兒增益= 10log(4mW/1mW) = 6dBd一個(gè)對(duì)稱(chēng)臺(tái)振子假設(shè)在接收機(jī)中有1mW功率 在陣中有4個(gè)對(duì)稱(chēng)振子 在接收機(jī)中就有4 mW功率 更加集中的信號(hào)對(duì)稱(chēng)振子組陣能夠控制輻射，能構(gòu)成“扁平的面包圈”第十二張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)

6、作于2022年6月 在我們的“扇形覆蓋天線(xiàn)”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, “扇形覆蓋天線(xiàn)” 與單個(gè)對(duì)稱(chēng)振子相比的增益為10log(8mW/4mW) = 3dB “扇形覆蓋天線(xiàn) ”將在接收機(jī)中有8mW功率 “全向陣” 例如在接收機(jī)中為4mW功率 (頂視)天線(xiàn)形成定向輻射的原理 反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線(xiàn)第十三張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)測(cè)三維方向圖yxzrO觀(guān)察點(diǎn)前后第十四張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6、前后比 方向圖中，前后瓣最大電平之比稱(chēng)為前后比。它大，天線(xiàn)定向接收性能就好。基本半波振子天線(xiàn)的前后比為，所以對(duì)來(lái)自振子前后的相同

7、信號(hào)電波具有相同的接收能力。前向功率后向功率以dB表示的前后比 = 10 log 典型值為 25dB 左右目的是有一個(gè)盡可能小的反向功率(前向功率)(反向功率)第十五張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 7、波束寬度方位即水平面方向圖120 (eg)峰值 - 10dB點(diǎn) - 10dB點(diǎn)10dB 波束寬度60 (eg)峰值 - 3dB點(diǎn) - 3dB點(diǎn)3dB 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(chēng)為主瓣，其余的瓣稱(chēng)為副瓣。主瓣

8、兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線(xiàn)方向圖的波瓣寬度。稱(chēng)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)。第十六張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月方向圖旁瓣顯示上旁瓣抑制下旁瓣抑制第十七張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 (1)水平方向圖的波束寬度與覆蓋區(qū)域面積有關(guān) 8、方向圖在移動(dòng)組網(wǎng)中的應(yīng)用（2）垂直方向圖的波束寬度決定區(qū)域內(nèi)功率的分布第十八張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線(xiàn)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)的平方之比，即功率之比。增益一般與天線(xiàn)方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。七.天線(xiàn)的增益

9、 9、增益的定義第十九張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例：在單射線(xiàn)模條件下，路損變化對(duì)覆蓋距離的關(guān)系，可算出：增益（dB）覆蓋距離（d1/d2）11.1221.2631.4141.5851.7862第二十張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 全向天線(xiàn)增益與垂直波瓣寬度第二十一張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 10、 天線(xiàn)增益與方向圖的關(guān)系 一般說(shuō)來(lái)，天線(xiàn)的主瓣波束寬度越窄，天線(xiàn)增益越高。當(dāng)旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示反射面天線(xiàn)，則由于有效照射效率因素的影響，故第二十二張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 11、駐波比 傳輸線(xiàn)的特性阻抗 無(wú)限長(zhǎng)傳

10、輸線(xiàn)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 。138/rlog(D/d)歐姆。 通常。=50歐姆/或75歐姆 式中，D為同軸電纜外導(dǎo)體內(nèi)徑； d為其芯線(xiàn)外徑； r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(xiàn)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(xiàn)長(zhǎng)短、工作頻率以及饋線(xiàn)終端所接負(fù)載阻抗大小無(wú)關(guān)。第二十三張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)饋線(xiàn)和天線(xiàn)匹配時(shí)，高頻能量全部被負(fù)載吸收，饋線(xiàn)上只有入射波，沒(méi)有反射波。饋線(xiàn)上傳輸?shù)氖切胁?，饋線(xiàn)上各處的電壓幅度相等，饋線(xiàn)上任意一點(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗。 而當(dāng)天線(xiàn)和饋線(xiàn)不匹配時(shí)，也就是

11、天線(xiàn)阻抗不等于饋線(xiàn)特性阻抗時(shí)，負(fù)載就不能全部將饋線(xiàn)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(lái)形成反射波。 9.5 W80 ohms50 ohms朝前: 10W返回: 0.5W這里的反射損耗為 10log(10/0.5) = 13dB VSWR 是反射損耗的另一種計(jì)量反射系數(shù)、駐波系數(shù)與回波損耗第二十四張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 在不匹配的情況下,饋線(xiàn)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(chēng)為駐波。反

12、射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。 反射波幅度 （L。） 反射系數(shù) 入射波幅度 （L。） 駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱(chēng)為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比(VSWR) 駐波波腹電壓幅度最大值max （1+） 駐波系數(shù) 駐波波節(jié)電壓輻度最小值min （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，匹配也就越好。第二十五張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電壓駐波比（VSWR）對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響：VSWR 反射功率比 輻射功率減少 減少百分比 3.0 25% 2.15dB 40% 2.0 11% 0.86dB 18% 1.8 8% 0.67dB 14% 1.5 4% 0.36dB

13、 8.0% 1.4 2.8% 0.21dB 4.7% 1.3 1.7% 0.13dB 2.9% 1.2 0.8% 0.07dB 1.1%第二十六張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 多徑傳播與反射第二十七張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 用分集接收改善信號(hào)電平第二十八張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 由于地理環(huán)境差異很大，因此，需要各種類(lèi)型的天線(xiàn)，如何選擇天線(xiàn)，是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。基站天線(xiàn)的分類(lèi)1、常規(guī)天線(xiàn) 1）、HTQ-0809-11（0、3、5、7） 2）、HTDB08096518（0、3、6、9） 3）、HTDBS 0809 6590 15/17/18

14、dB（0、3、6、9） 4）、HTDBSS 080918 6565 151718（0、3、6、9） 5）、HTDTBS080918 65 151718 二、幾種常用天線(xiàn)的介紹第二十九張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2、特型天線(xiàn)賦形天線(xiàn) HTDBFS096515預(yù)制下傾天線(xiàn)HTDBS08096515、18（3、6、9）公路雙向天線(xiàn) HTSX08、09、70、14公路兼鎮(zhèn)天線(xiàn) HTD08、09、210、13窄波束高增益天線(xiàn) HTDBS08093021連續(xù)電可調(diào)傾角天線(xiàn) HTDTBS0965151718雙頻雙極化電調(diào)天線(xiàn)HTDTBS080918 6565 151718電調(diào)雙天線(xiàn)：HTDTBSS17211721 6565 1818電調(diào)雙波束天線(xiàn)：HTDTBSS172117213030 2020電調(diào)多頻天線(xiàn)：HTDTBSSS080917181921656565171717第三十張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、多頻天線(xiàn) 多頻天線(xiàn)主要是指在一個(gè)天線(xiàn)頻段內(nèi)包含三個(gè)及三個(gè)以上工作頻段（不同制式）的寬頻天線(xiàn)。正如前邊所介紹的：806869824896 806960MHz 一副天線(xiàn)8709601710188018501990 17102170MHz 一副天線(xiàn)19202170第三十一張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)