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1、常用天线、无源器件介绍常用天线、无源器件介绍 京信通信系统（中国）有限公司京信通信系统（中国）有限公司无线优化事业部无线优化事业部二二八年二月八年二月目录目录1 1 1 1天线原理天线原理2 2 2 2天线产品天线产品3 3 3 3无源器件概述无源器件概述4 4 4 4功分器介绍功分器介绍5 5 5 56 6 6 63dB3dB电桥介绍电桥介绍耦合器介绍耦合器介绍7 7 7 7合路器介绍合路器介绍8 8 8 89 9 9 9各无源器件主要指标介绍各无源器件主要指标介绍衰减器介绍衰减器介绍一、天线原理一、天线原理天线定义天线定义天线的定义天线的定义：能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效
2、地向空间某特定方向辐射电磁波或 能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置。天线的功能：天线的功能：能量转换导行波和自由空间波的转换；能量转换导行波和自由空间波的转换；定向辐射（接收）具有一定的方向性。定向辐射（接收）具有一定的方向性。辐射原理图辐射原理图一、天线原理一、天线原理天线辐射原理天线辐射原理1/2 1/2 波长波长天线基本辐射单元半波振子天线基本辐射单元半波振子u辐射参数半功率波束宽度、前后比、极化方式、交叉极化鉴别率、方向性系数、天线增益、主瓣、副瓣、旁瓣抑制、零点填充、波束下倾 u电路参数电压驻波比 VSWR、反射系数、回波损耗 R
3、L、输入阻抗 Zin、传输损耗 TL、隔离度 Iso、无源三阶互调 PIM3 一、天线原理一、天线原理天线参数天线参数一、天线原理一、天线原理天线参数天线参数天线旁瓣上旁瓣上旁瓣下旁瓣下旁瓣主瓣主瓣一、天线原理一、天线原理天线参数天线参数水平面波束宽度1010dB dB 波瓣宽度波瓣宽度120 120(eg)eg)峰值峰值峰值峰值-10-10dBdB峰值峰值-10-10dBdB60(60(eg)eg)峰值峰值峰值峰值-3-3dBdB峰值峰值-3-3dBdB3 3dB dB 波瓣宽度波瓣宽度1515 (eg)eg)峰值峰值峰值峰值-3-3dBdB峰值峰值-3-3dBdB3232 (eg)eg)峰
4、值峰值峰值峰值-10-10dBdB峰值峰值-10-10dBdB垂直面波束宽度一、天线原理一、天线原理天线参数天线参数前后比:指定向天线的前向辐射功率和后向30内辐射功率之比后向功率后向功率前向功率前向功率前后比前后比(dB)=10 log dB)=10 log ，典型值约为典型值约为25dB25dB目的是尽可能减少后向辐射功率目的是尽可能减少后向辐射功率前向功率前向功率后向功率后向功率增益和天线尺寸及波束宽度的关系增益和天线尺寸及波束宽度的关系增益和天线尺寸及波束宽度的关系增益和天线尺寸及波束宽度的关系将将“轮胎轮胎”压扁，信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大，压扁，信号就越集中，增益就越
5、高，天线尺寸就越大，波束宽度越窄；波束宽度越窄；一、天线原理一、天线原理天线参数天线参数天线增益的几个要点：天线增益的几个要点：天线增益的几个要点：天线增益的几个要点：天线是无源器件，天线是无源器件，不能产生能量不能产生能量。天线增益只是将能量有效集中。天线增益只是将能量有效集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。天线的增益由振子叠加而产生。天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长增益越高，天线长度越长。增益增。增益增加加3dB3dB，体积增大一倍。，体积增大一倍。天线增益越高，方向性越好，能量越集中，天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄
6、波瓣越窄。一、天线原理一、天线原理天线参数天线参数一、天线原理一、天线原理辐射参数辐射参数 极化极化:指电场矢量在空间运动的轨迹或变化的状态。指电场矢量在空间运动的轨迹或变化的状态。指电场矢量在空间运动的轨迹或变化的状态。指电场矢量在空间运动的轨迹或变化的状态。垂直方式垂直方式水平方式水平方式+45+45斜角斜角-45-45斜角斜角一、天线原理一、天线原理电路参数电路参数9.5 9.5 W W80 80 欧姆欧姆50 50 欧姆欧姆前向前向:10:10W W回波回波:0.5:0.5W W此例中，回波损耗为此例中，回波损耗为 10log(10/0.5)=13dB 10log(10/0.5)=13
7、dBVSWR(VSWR(驻波比驻波比)是对此现象的另一种度量方法是对此现象的另一种度量方法 回波损耗回波损耗一、天线原理一、天线原理电路参数电路参数隔离度:是某一极化接收到的另一极化信号的比例10001000mW(mW(即即 1 1W)W)1 1mWmW该例子中，隔离度为：该例子中，隔离度为：10log(1000mW/1mW)=30dB10log(1000mW/1mW)=30dB一、天线原理一、天线原理电路参数电路参数 无源交调（无源交调（PIM）：）：当两个频率当两个频率当两个频率当两个频率f1f1f1f1和和和和f2f2f2f2输入到天线，由于非线性效应，天线辐射的信输入到天线，由于非线性
8、效应，天线辐射的信输入到天线，由于非线性效应，天线辐射的信输入到天线，由于非线性效应，天线辐射的信号除频率号除频率号除频率号除频率 f1 f1 f1 f1 和和和和 f2 f2 f2 f2 外，还包括有其他频率，如外，还包括有其他频率，如外，还包括有其他频率，如外，还包括有其他频率，如 2f1-f2 2f1-f2 2f1-f2 2f1-f2 和和和和 2f2-f1 2f2-f1 2f2-f1 2f2-f1(3(3(3(3阶阶阶阶)等。等。等。等。ODP-065R15DB(III-V)天线类别水平半功率角 极化方式增益 接头类型频段规格代码天线类别:ODP(室外定向板状天线),OOA(室外全向天
9、线)，IXD(室内吸顶天线),OCS(室外双 向天线),OCA(室外集束天线),OYI(室外八木天线),ORA(室外抛面天线),IWH(室内壁 挂天线)等等半功率角:032,065,090,105,360(基站天线)020，030，040，050，060，075，090，120，160，360（直放站天线）极化方式：R(双极化)，V(单极化)增益：按照实际指标，目前最大为21dBi接头类型：D(Din头)，N(N型头),S(SMA头)，T(TNC头)等等频段：G(GSM),A(CDMA),B(GSM+CDMA),C(GSM1800),F(3G),K(DCS+3G),W(2G+GSM1800+3
10、G),N(824-2500),D(DB+GSM1800),L(WLAN)规格代码：罗马字母表示第几代产品 后面字母和数字表示电调下倾角、赋形、电调等信息 F:赋形；V：电调；RV：远程电调等等天线命名方式二、天线产品二、天线产品全向天线全向天线全向天线全向天线薄型天线薄型天线薄型天线薄型天线双频天线双频天线双频天线双频天线 高增益天线高增益天线高增益天线高增益天线三三三三频频频频天天天天线线线线电电电电调调调调天天天天线线线线二、天线产品二、天线产品基站天线基站天线二、天线产品二、天线产品分布系统天线分布系统天线室内吸顶天线室内吸顶天线超薄吸顶天线烟感器型吸顶天线灯型吸顶天线二、天线产品二、天
11、线产品分布系统天线分布系统天线室内壁挂天线室内壁挂天线水仙花型标准型壁画型二、天线产品二、天线产品室外天线室外天线施主天线施主天线窄波束、方向性强高前后比八木天线角反射天线抛物面天线二、天线产品二、天线产品室外天线室外天线用户天线用户天线宽频全向天线对数周期天线板状天线无源器件分为线性器件与非线性器件。线形无源器件又有互易与非互易之分。线形互易元件只对微波信号进行线形变换而不改变频率特性，并满足互易原理。通常我们所说的无源器件指的都是线性互易元件。微波无源器件概述微波无源器件概述三、无源器件概述三、无源器件概述线性互易元件树状图线性互易元件树状图三、无源器件概述三、无源器件概述功分器功分器功分
12、器是一种将一路输出信号能量分成两路或多路输出的器件。本质上是一个阻抗变换器。是否可以将功分器逆用以取代合路器呢？在做为合成器使用时，不仅需要高隔离，低驻波比，更侧重于要求承受大功率。考虑到常用的腔体功分器输出端口不匹配，大驻波；微带功分器反向承受低功率的特点，我们不建议使用功分器逆用来取代合路器。三、功分器介绍三、功分器介绍功分器的分类功分器的分类功分器功分器立体电路类（腔体）立体电路类（腔体）平面电路类（微带）平面电路类（微带）产品代表：产品代表：RD-52(53/54)N/NP-F1RD-52(53/54)N/NP-F1RD-52(53/54)N/NP-F2RD-52(53/54)N/NP
13、-F2产品代表：产品代表：RD-52(53/54)N/NP-B0RD-52(53/54)N/NP-B0RD-52(53/54)N/NP-B3RD-52(53/54)N/NP-B3三、功分器介绍三、功分器介绍功分器分类比较功分器分类比较微带线同轴腔体插损相对稍大小输出口驻波小不作为声明值输出隔离保证一定程度隔离不作为声明值功率容量小大可靠性相对稍差高可靠，长寿命三阶互调失真典型值-140dBC 典型值-150dBC 对终端要求要求负载驻波小无应用室内中小功率场合所有场合三、功分器介绍三、功分器介绍腔体功分器特点腔体功分器特点腔体功分器，采用优质合金作为导体，填充介质为空气；能承受比较大的功率，最
14、大可达200W；而介质损耗，导体损耗基本上可忽略不计，插入损耗小，能做到0.1dB以下。但由于没有隔离电阻，输出端口隔离度很小，因此腔体功分器不能作为功率合成器使用三、功分器介绍三、功分器介绍功分器测试指标示意图功分器测试指标示意图 如图所示，1口可测得驻波比；2，3口可测得插入损耗，而由于腔体功分器本身的器件特点，输出口驻波以及输出口的隔离不作为声明值提出。可测指标：驻波可测指标：插损可测指标：插损三、功分器介绍三、功分器介绍功分器功分器三、功分器介绍三、功分器介绍名称宽频腔体功分器型号RD-52N/NP-F2RD-53N/NP-F2RD-54N/NP-F2频率范围8002500MHz分配损
15、耗3 dB 4.8 dB6 dB插损0.2 dB0.2dB0.2 dB驻波比（输入端口）1.2:1功率容量200W阻抗50接头N-K体积2106125mm2336125mm2336143mm重量0.3 kg0.44 kg0.50 kg环境温度-35 +75相对湿度95%RD-52RD-52（3/4 3/4）N/NP-F2N/NP-F2三、功分器介绍三、功分器介绍耦合器耦合器耦合器是一种将输入信号的能量通过电场、磁场耦合分配出来一部分成为耦合端输出，剩余部分成为输出端输出，以完成功率分配的元件。耦合器的功率分配是不等分的。又称功率取样器。四、耦合器介绍四、耦合器介绍四口网络耦合器原理说明图四口网
16、络耦合器原理说明图四、耦合器介绍四、耦合器介绍耦合器分类耦合器分类四、耦合器介绍四、耦合器介绍耦合器分类比较耦合器分类比较 微带线耦合器腔体定向耦器同轴腔体耦合器插损大较小小驻波比较差较好差方向性较好较好不作为声明值功率容量小中大端口匹配所有端口阻抗匹配所有端口阻抗匹配输入口匹配内部结构焊接方式有隔离电阻空气介质，无焊点可靠性中中高四、耦合器介绍四、耦合器介绍定向耦合器定向耦合器定向耦合器常用与对规定流向微波信号进行取样，主要目的是分离及隔离信号，或是相反地混合不同的信号，在无内负载时，定向耦合器往往是一四端口网络定向耦合器常有两种方法实现耦合线定向耦合器耦合线定向耦合器输出端与耦合端结构输出
17、端与耦合端结构上不相临上不相临分支线定向耦合器分支线定向耦合器输出端与耦合端结构输出端与耦合端结构上相临上相临四、耦合器介绍四、耦合器介绍腔体耦合器腔体耦合器特点：承载大功率，表现低损耗。原因：原因：、腔体内部填充介质为空气，在传输过程中，因空气介质原因引起的介质耗散要低得多。、其耦合线带一般采用导电性良好的导体（如铜表面镀银）制成，导体损耗基本上可忽略不计。、腔体体积大，散热快承受高功率。四、耦合器介绍四、耦合器介绍耦合器指标测试示意简图耦合器指标测试示意简图如图所示，其中，方向性=隔离度-耦合度，无法接读取数据。可测指标：驻波比可测指标：耦合度；与输出端一起测隔离度可测指标：与输入端一起测
18、主干插损四、耦合器介绍四、耦合器介绍四、耦合器介绍四、耦合器介绍名称宽频腔体耦合器型号RC-5NK/NK/NK-xxF1频率范围800-2500MHz耦合度6dB：6 0.6dB；10dB：10 0.8dB15dB：15 0.8dB；20dB：20 0.8dB30dB：30 1.0dB插损(含分配比)6dB：1.7dB；10dB：0.7dB15dB：0.3dB；20dB：0.2dB30dB：0.15dB驻波比1.2 1功率容量200W阻抗50接头N-K尺寸219.662.625mm重量0.48 kg环境温度-35 +75相对湿度95%RC-5NK/NK/NK-xxF1RC-5NK/NK/NK-
19、xxF1四、耦合器介绍四、耦合器介绍dBdB电桥电桥 d电桥耦合器是定向耦合器的一种。作为功率合成器使用时，两路输入信号接入互为隔离端口，而耦合输出和直通输出端口互易如作为两路输出，不考虑损耗，则输入信号功率之和平分于两输出口。而当作为单端口输出使用时，另一输出端必须连接匹配功率负载以吸收该端口的输出功率，否则将严重影响到系统传输特性，而这同时，也带来了附加的dB损耗，这对于系统应用来说，对其有源部分的成本和可靠性都会有影响五、五、3dB3dB电桥介绍电桥介绍主要工程应用主要工程应用 主要应用于同频段内不同载波间的合路应用。由于电路和加工装配上的离散性，电桥耦合器输入端口的隔离度比较低，不建议
20、应用在不同频段间的合路应用。综上，在异频合路应用时，除了同频段内相临载频（如下行频段内的相临载频）等只能采用dB电桥而不适用双工多工合路器情况外，建议在使用中优先选用双工多工合路器，以改善系统的性能指标，增加可靠性五、五、3dB3dB电桥介绍电桥介绍 电桥电桥五、五、3dB3dB电桥介绍电桥介绍名称大功率电桥型号RB-NKF0频率范围1710-2200 MHz耦合度3dB（nominal）频带波动0.25dB插损0.2dB驻波比1.21输入隔离度30dB功率容量200W峰值功率1.5kW阻抗50接头N-K体积888720mm重量0.2kg环境温度-55+125相对湿度95%RB-NKF0RB-
21、NKF0五、五、3dB3dB电桥介绍电桥介绍功分器耦合器特点输出同相位；两路以上输出；等分输出；输出相位差度；两路输出；可灵活实现不同的差值输出；应用在工程应用中，当需要对不同区域进行等功率覆盖时，如各区域与分配点等距离，多选用功分器。如不然，则先选用耦合器，再用功分器实现多区域的覆盖功分器耦合器功分器耦合器五、五、3dB3dB电桥介绍电桥介绍合路器合路器作用：将多路信号合成一路信号输出分类：按实际合路频段进行分类七、合路器介绍七、合路器介绍合路器电桥功分器合路器电桥功分器 合路器为选频合路器，以滤波多工方式工作，可实现两路以上信号合成，能实现高隔离合成，主要用于不同频段的合路，可提供不同系统
22、间最小的干扰。d电桥为同频合路，只能实现两路信号合成，隔离度较低，可实现两路等幅输出。功分器（合成器）为同频合路，可实现多路合成，隔离度较低，只能提供一路输出。七、合路器介绍七、合路器介绍合路单元合路单元七、合路器介绍七、合路器介绍CM-CLNN00CM-CLNN00名称蜂窝、WLAN合路器型号CM-CLNN00频率范围通路1:800960MHz通路2:17102170MHz通路3:24002500MHz带内插损 0.6 dB带内波动0.4dB带外抑制CELLULAR：60dB 24002500MHzWLAN：80dB 17102170MHzWLAN：80dB 800960MHz回波损耗18d
23、B最大输入功率200W阻抗50接头N-K型重量1.2Kg环境温度-3575七、合路器介绍七、合路器介绍衰减器是二端口互易元件衰减器最常用的是吸收式衰减器工程中通常使用的是同轴型衰减器，由“”型或“”型衰减网络组成。同轴衰减器通常有固定及可变衰减两种。衰减器主要用于检测系统中控制微波信号传输能量、消耗超额能量，因而扩展信号测量的动态范围，诸如功率计，频谱分析仪，放大器，接收器等。衰减器衰减器八、衰减器介绍八、衰减器介绍各无源器件的主要性能指标各无源器件的主要性能指标衰减器合路器耦合器功分器衰减值频响带宽平均功率峰值功率频率范围带宽带内插损带内波动带外抑制隔离度最大输入功率工作带宽插损耦合度隔离度
24、方向性驻波比功率容量无源交调工作带宽插损分配比隔离度驻波比功率容量无源交调九、无源器件主要指标介绍九、无源器件主要指标介绍功分耦合器件性能指标详解功分耦合器件性能指标详解：耦合度(C)：输出端的输入功率与耦合端的输出功率 之比：隔离度(I)：输入端的输入功率与隔离端的输出功率之比即，当 耦合端接负载时，耦合端和输出端的衰减量 3：方向性(D)：耦合端的输入功率与隔离端的输出功率之比 C=lg D=lg I=lg C=lg D=lg I=lg I=D+C I=D+C 九、无源器件主要指标介绍九、无源器件主要指标介绍功分耦合器件性能指标详解功分耦合器件性能指标详解4：驻波比：是用来衡量端口匹配的，是指沿信号传输方向上电压电流最大值与最小值之比通常通过测量回波损耗来看，指输入端信号经传输在线路上（主要是在隔离电阻上）的损耗由信号输入端测量的分贝值即在输入端测量信号在隔离电阻上的损耗值：驻波比越低，匹配就越好，对应的回波损耗就越小5：插入损耗：分配损耗以外的不可还原的损耗，当分配器用作合成器时损耗称为合成损耗，合成损耗等于插入损耗加分配损耗，当合成器输入信号幅度频率相位都相同时，合成损耗中的分配损耗为 九、无源器件主要指标介绍九、无源器件主要指标介绍