對于接收天線而言課件

內容提要一、天線的基本原理二、常用天線介紹三、特型天線介紹

內容提要一、天線的基本原理把從傳輸線上傳下來的電信號做為無線電波發(fā)射到空間…...收集無線電波并產生電信號

1、什么是天線?一、天線的基本原理把從傳輸線上傳下來的電信號做為無線電波發(fā)射2、天線的作用

將傳輸線中的高頻電磁能轉成為自由空間的電磁波，或反之將自由空間中的電磁波轉化為傳輸線中的高頻電磁能。因此，要了解天線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的一些相關的知識。2、天線的作用3、天線的工作頻率范圍(帶寬)

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都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。有幾種不同的定義：一種是指天線增益下降三分貝時的頻帶寬度；一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。在移動通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說，就是當天線的輸入駐波比≤1.5時，天線的工作帶寬。3、天線的工作頻率范圍(帶寬)無論是發(fā)射天線還是在820MHz1/2波長為~180mm,在890MHz為~170mm175mm對~850MHz將是最佳的該天線的頻帶寬度=890-820=70MHz

當天線的工作波長不是最佳時天線性能要下降在850MHz1/2波長振子最佳在890MHz天線振子在820MHz在天線工作頻帶內,天線性能下降不多,仍然是可以接受的。在820MHz1/2波長為~180mm,在89

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。

無線電波的極化無線電波在空間傳播時，其電場方向是按垂直極化水平極化+45度傾斜的極化

天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向-45度傾斜的極化4、天線的極化垂直極化水平極化+45度傾斜的極化天線輻射的電磁

兩個天線為一個整體V/H(垂直/水平)傾斜(+/-45°)傳輸兩個獨立的波雙極化天線兩個天線為一個整體V/H(垂直/水平)傾斜(

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。天線的方向性的特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方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。

天線輻射的方向性天線的方向性是指天線向一定方向輻射電天線的主要技術指標天線匹配指標駐波比≤1.4隔離度≥30dB天線輻射特性指標增益15dBi,17dBi,18dBi主瓣波束寬度65度,90度第一副瓣抑制-18dB/-22dB前后比≥30dB交叉極化比軸向20±3015與國際接軌的天性輻射特性波束效率3dB>70%10dB>96.5%雜散因子3dB<30%10dB<3.5%天線的主要技術指標駐波比≤1.4隔離度≥30dB天線輻射特性頂視側視5、方向圖

在地平面上，為了把信號集中到所需要的地方，要求把“面包圈”壓成扁平的一個單一的對稱振子具有“面包圈”形的方向圖頂視側視5、方向圖在地平面上，為了把信號集中到所需要在這兒增益=10log(4mW/1mW)=6dBd一個對稱臺振子假設在接收機中有1mW功率在陣中有4個對稱振子

在接收機中就有4mW功率

更加集中的信號對稱振子組陣能夠控制輻射，能構成“扁平的面包圈”在這兒增益=10log(4mW/1mW)=6dBd一個

在我們的“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。這里,“扇形覆蓋天線”與單個對稱振子相比的增益為10log(8mW/4mW)=3dB“扇形覆蓋天線”

將在接收機中有8mW功率

“全向陣”

例如在接收機中為4mW功率(頂視)天線形成定向輻射的原理

反射面放在陣列的一邊構成扇形覆蓋天線在我們的“扇形覆蓋天線”中，反射面把實測三維方向圖yxzφθrO觀察點前后實測三維方向圖yxzφθrO觀察點前后6、前后比

方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向接收性能就好?；景氩ㄕ褡犹炀€的前后比為１，所以對來自振子前后的相同信號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=10log

典型值為25dB左右目的是有一個盡可能小的反向功率(前向功率)(反向功率)6、前后比方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比

7、波束寬度方位即水平面方向圖120°(eg)峰值-10dB點-10dB點10dB波束寬度60°(eg)峰值-3dB點-3dB點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瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強。7、波束寬度方位即水平面方向圖120°(eg)峰值-方向圖旁瓣顯示上旁瓣抑制下旁瓣抑制方向圖旁瓣顯示上旁瓣抑制下旁瓣抑制

(1)水平方向圖的波束寬度與覆蓋區(qū)域面積有關

8、方向圖在移動組網(wǎng)中的應用（2）垂直方向圖的波束寬度決定區(qū)域內功率的分布8、方向圖在移動組網(wǎng)中的應用（2）垂直方向圖的波束寬度決增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產生的場強的平方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。七.天線的增益9、增益的定義增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空例：在單射線模條件下，路損變化對覆蓋距離的關系，可算出：增益（dB）覆蓋距離（d1/d2）11.1221.2631.4141.5851.7862例：在單射線模條件下，路損變化對覆蓋距離的關系，可算出：增益

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10、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，天線增益越高。當旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示反射面天線，則由于有效照射效率因素的影響，故10、天線增益與方向圖的關系一般說來，11、駐波比

傳輸線的特性阻抗

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Ｚ。表示。同軸電纜的特性阻抗Ｚ。＝〔138/√εr〕×log(D/d)歐姆。通常Ｚ。=50歐姆/或75歐姆

式中，D為同軸電纜外導體內徑；

d為其芯線外徑；

εr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阻抗大小無關。11、駐波比無限長傳輸線上各點電壓與電流的比

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。饋線上傳輸?shù)氖切胁ǎ伨€上各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點的阻抗都等于它的特性阻抗。

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回來形成反射波。

9.5W80

ohms50ohms朝前:10W返回:0.5W這里的反射損耗為10log(10/0.5)=13dBVSWR是反射損耗的另一種計量反射系數(shù)、駐波系數(shù)與回波損耗當饋線和天線匹配時，高頻能量全部被負載吸收，饋線

在不匹配的情況下,饋線上同時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)。其它各點的振幅則介于波幅與波節(jié)之間。這種合成波稱為駐波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。

反射波幅度

（ＺL－Ｚ。）反射系數(shù)Γ＝─────＝───────

入射波幅度

（ＺL＋Ｚ。）

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(VSWR)

駐波波腹電壓幅度最大值Ｖmax（1+Γ）駐波系數(shù)Ｓ＝──────────────＝────

駐波波節(jié)電壓輻度最小值Ｖmin（1-Γ）終端負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１，匹配也就越好。對于接收天線而言課件電壓駐波比（VSWR）對網(wǎng)絡的影響：VSWR反射功率比輻射功率減少減少百分比

3.025%2.15dB40%2.011%0.86dB18%1.88%0.67dB14%1.54%0.36dB8.0%1.42.8%0.21dB4.7%1.31.7%0.13dB2.9%1.20.8%0.07dB1.1%電壓駐波比（VSWR）對網(wǎng)絡的影響：

多徑傳播與反射

用分集接收改善信號電平用分集接收改善信號電平

由于地理環(huán)境差異很大，因此，需要各種類型的天線，如何選擇天線，是網(wǎng)絡規(guī)劃設計的一項重要工作。基站天線的分類1、常規(guī)天線

1）、HTQ-08／09-11（0、3、5、7）

2）、HTDB08／096518（0、3、6、9）

3）、HTDBS08／0965／9015/17/18dB（0、3、6、9）

4）、HTDBSS08／09／1865／6515／17／18（0、3、6、9）

5）、HTDTBS08／09／186515／17／18二、幾種常用天線的介紹由于地理環(huán)境差異很大，因此，需要各種類型的天

2、特型天線賦形天線HTDBFS096515預制下傾天線HTDBS08／096515、18（3、6、9）公路雙向天線HTSX08、09、70、14公路兼鎮(zhèn)天線HTD08、09、210、13窄波束高增益天線HTDBS08／093021連續(xù)電可調傾角天線HTDTBS096515／17／18雙頻雙極化電調天線HTDTBS08／09／1865／6515／17／18電調雙天線：HTDTBSS1721／172165／6518／18電調雙波束天線：HTDTBSS1721／172130／3020／20電調多頻天線：HTDTBSSS0809／1718／192165／65／65／17／17／172、特型天線2、多頻天線

多頻天線主要是指在一個天線頻段內包含三個及三個以上工作頻段（不同制式）的寬頻天線。正如前邊所介紹的：806~869824～896806～960MHz一副天線870～9601710～18801850～19901710~2170MHz一副天線1920～21702、多頻天線多頻天線主要是指在一個天線頻段806~960MHz的超寬頻天線現(xiàn)在的一副天線相當于原來的三副天線，并且具備電調功能，既提高了產品性能，又在很大程度上降低了天線的生產成本806~960MHz的超寬頻天線現(xiàn)在的一副天線相當于原來的三3G（1710～2170MHz）頻段的超寬頻天線現(xiàn)在的一副天線相當于原來的三副天線，并且具備電調功能，既提高了產品性能，又在很大程度上降低了天線的生產成本3G（1710～2170MHz）頻段的超寬頻天線現(xiàn)在的一副天超寬頻、多頻天線現(xiàn)在一副天線相當于原來的9副天線，并且具備電調功能。超寬頻、多頻天線現(xiàn)在一副天線相當于原來的9副天線，并且具備電內容提要一、天線的基本原理二、常用天線介紹三、特型天線介紹

內容提要一、天線的基本原理把從傳輸線上傳下來的電信號做為無線電波發(fā)射到空間…...收集無線電波并產生電信號

1、什么是天線?一、天線的基本原理把從傳輸線上傳下來的電信號做為無線電波發(fā)射2、天線的作用

將傳輸線中的高頻電磁能轉成為自由空間的電磁波，或反之將自由空間中的電磁波轉化為傳輸線中的高頻電磁能。因此，要了解天線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的一些相關的知識。2、天線的作用3、天線的工作頻率范圍(帶寬)

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都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。有幾種不同的定義：一種是指天線增益下降三分貝時的頻帶寬度；一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。在移動通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說，就是當天線的輸入駐波比≤1.5時，天線的工作帶寬。3、天線的工作頻率范圍(帶寬)無論是發(fā)射天線還是在820MHz1/2波長為~180mm,在890MHz為~170mm175mm對~850MHz將是最佳的該天線的頻帶寬度=890-820=70MHz

當天線的工作波長不是最佳時天線性能要下降在850MHz1/2波長振子最佳在890MHz天線振子在820MHz在天線工作頻帶內,天線性能下降不多,仍然是可以接受的。在820MHz1/2波長為~180mm,在89

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。

無線電波的極化無線電波在空間傳播時，其電場方向是按垂直極化水平極化+45度傾斜的極化

天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向-45度傾斜的極化4、天線的極化垂直極化水平極化+45度傾斜的極化天線輻射的電磁

兩個天線為一個整體V/H(垂直/水平)傾斜(+/-45°)傳輸兩個獨立的波雙極化天線兩個天線為一個整體V/H(垂直/水平)傾斜(

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。天線的方向性的特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方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。

天線輻射的方向性天線的方向性是指天線向一定方向輻射電天線的主要技術指標天線匹配指標駐波比≤1.4隔離度≥30dB天線輻射特性指標增益15dBi,17dBi,18dBi主瓣波束寬度65度,90度第一副瓣抑制-18dB/-22dB前后比≥30dB交叉極化比軸向20±3015與國際接軌的天性輻射特性波束效率3dB>70%10dB>96.5%雜散因子3dB<30%10dB<3.5%天線的主要技術指標駐波比≤1.4隔離度≥30dB天線輻射特性頂視側視5、方向圖

在地平面上，為了把信號集中到所需要的地方，要求把“面包圈”壓成扁平的一個單一的對稱振子具有“面包圈”形的方向圖頂視側視5、方向圖在地平面上，為了把信號集中到所需要在這兒增益=10log(4mW/1mW)=6dBd一個對稱臺振子假設在接收機中有1mW功率在陣中有4個對稱振子

在接收機中就有4mW功率

更加集中的信號對稱振子組陣能夠控制輻射，能構成“扁平的面包圈”在這兒增益=10log(4mW/1mW)=6dBd一個

在我們的“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。這里,“扇形覆蓋天線”與單個對稱振子相比的增益為10log(8mW/4mW)=3dB“扇形覆蓋天線”

將在接收機中有8mW功率

“全向陣”

例如在接收機中為4mW功率(頂視)天線形成定向輻射的原理

反射面放在陣列的一邊構成扇形覆蓋天線在我們的“扇形覆蓋天線”中，反射面把實測三維方向圖yxzφθrO觀察點前后實測三維方向圖yxzφθrO觀察點前后6、前后比

方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向接收性能就好?；景氩ㄕ褡犹炀€的前后比為１，所以對來自振子前后的相同信號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=10log

典型值為25dB左右目的是有一個盡可能小的反向功率(前向功率)(反向功率)6、前后比方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比

7、波束寬度方位即水平面方向圖120°(eg)峰值-10dB點-10dB點10dB波束寬度60°(eg)峰值-3dB點-3dB點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瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強。7、波束寬度方位即水平面方向圖120°(eg)峰值-方向圖旁瓣顯示上旁瓣抑制下旁瓣抑制方向圖旁瓣顯示上旁瓣抑制下旁瓣抑制

(1)水平方向圖的波束寬度與覆蓋區(qū)域面積有關

8、方向圖在移動組網(wǎng)中的應用（2）垂直方向圖的波束寬度決定區(qū)域內功率的分布8、方向圖在移動組網(wǎng)中的應用（2）垂直方向圖的波束寬度決增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產生的場強的平方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。七.天線的增益9、增益的定義增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空例：在單射線模條件下，路損變化對覆蓋距離的關系，可算出：增益（dB）覆蓋距離（d1/d2）11.1221.2631.4141.5851.7862例：在單射線模條件下，路損變化對覆蓋距離的關系，可算出：增益

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10、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，天線增益越高。當旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示反射面天線，則由于有效照射效率因素的影響，故10、天線增益與方向圖的關系一般說來，11、駐波比

傳輸線的特性阻抗

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Ｚ。表示。同軸電纜的特性阻抗Ｚ。＝〔138/√εr〕×log(D/d)歐姆。通常Ｚ。=50歐姆/或75歐姆

式中，D為同軸電纜外導體內徑；

d為其芯線外徑；

εr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阻抗大小無關。11、駐波比無限長傳輸線上各點電壓與電流的比

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。饋線上傳輸?shù)氖切胁?，饋線上各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點的阻抗都等于它的特性阻抗。

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回來形成反射波。

9.5W80

ohms50ohms朝前:10W返回:0.5W這里的反射損耗為10log(10/0.5)=13dBVSWR是反射損耗的另一種計量反射系數(shù)、駐波系數(shù)與回波損耗當饋線和天線匹配時，高頻能量全部被負載吸收，饋線

在不匹配的情況下,饋線上同時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)。其它各點的振幅則介于波幅與波節(jié)之間。這種合成波稱為駐波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。

反射波幅度

（ＺL－Ｚ。）反射系數(shù)Γ＝─────＝───────

入射波幅度

（ＺL＋Ｚ。）

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(VSWR)

駐波波腹電壓幅度最大值Ｖmax（1+Γ）駐波系數(shù)Ｓ＝──────────────＝────

駐波波節(jié)電壓輻度最小值Ｖmin（1-Γ）終端負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１，匹配也就越好。對于接收天線而言課件電壓駐波比（VSWR）對網(wǎng)絡的影響：VSWR反射功率比輻射功率減少減少百分比

3.025%2.15dB40%2.011%0.86dB18%1.88%0.67dB14%1.54%0.36dB8.0%1.42.8%0.21dB4.7%1.31.7%0.13dB2.9%1.20.8%0.07dB1.1%電壓駐波比（VSWR）對網(wǎng)絡的影響：

多徑傳播與反射

用分集接收改善信號電平用分集接收改善信號電平

由于地理環(huán)境差異很大，因此，需