培训资料天线部分.pptx

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1、培训资料天线部分培训资料天线部分认真 求实 主动 深入天线的概念天线的概念天线的概念天线的概念 把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间.收集无线电波并产生电信号收集无线电波并产生电信号收集无线电波并产生电信号收集无线电波并产生电信号第1页/共53页目录天线的作用天线的作用天线的作用天线的作用 天线的天线的作用作用作用作用就是将传输线中的高频电磁能转化为自由空就是将传输线中的高频电磁能转化为自由空间的电磁波，或反之将自由空间的电磁波转化为传输线中间的电

2、磁波，或反之将自由空间的电磁波转化为传输线中的高频电磁能。的高频电磁能。了解天线的相关性能，必须掌握自由空间中的电磁波相了解天线的相关性能，必须掌握自由空间中的电磁波相关知识及高频传输的相关知识。关知识及高频传输的相关知识。第2页/共53页基本概念天线的极化天线的极化天线的极化天线的极化天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向垂直极化垂直极化水平极化水平极化+45度倾斜的极化度倾斜的极化-45度倾斜的极化度倾斜的极化第3页/共53页基本概念双极化天线双极化天线

3、传输两个独立的波，两个天线为一个整体。传输两个独立的波，两个天线为一个整体。传输两个独立的波，两个天线为一个整体。传输两个独立的波，两个天线为一个整体。V/H(垂直垂直/水平水平)倾斜倾斜(+/-45)第4页/共53页基本概念圆极化波圆极化波 如如如如果果果果电电电电波波波波在在在在传传传传播播播播过过过过程程程程中中中中电电电电场场场场的的的的方方方方向向向向是是是是旋旋旋旋转转转转的的的的，就就就就叫叫叫叫作作作作椭椭椭椭圆圆圆圆极极极极化化化化波波波波。旋旋旋旋转转转转过过过过程程程程中中中中，如如如如果果果果电电电电场场场场的的的的幅幅幅幅度度度度，即即即即大大大大小小小小保保保保持持

4、持持不不不不变变变变，我我我我们们们们就就就就叫叫叫叫它它它它为为为为圆圆圆圆极极极极化化化化波波波波。向向向向传传传传播播播播方方方方向向向向看看看看去去去去顺顺顺顺时时时时针针针针方方方方向向向向旋旋旋旋转转转转的的的的叫叫叫叫右右右右旋旋旋旋圆圆圆圆极极极极化化化化波波波波，反反反反时时时时针针针针方方方方向向向向旋旋旋旋转转转转的的的的叫叫叫叫做做做做左左左左旋旋旋旋圆圆圆圆极极极极化化化化波波波波。垂垂垂垂直直直直极极极极化化化化波波波波要要要要用用用用具具具具有有有有垂垂垂垂直直直直极极极极化化化化特特特特性性性性的的的的天天天天线线线线来来来来接接接接收收收收；水水水水平平平平极

5、极极极化化化化波波波波要要要要用用用用具具具具有有有有水水水水平平平平极极极极化化化化特特特特性性性性的的的的天天天天线线线线来来来来接接接接收收收收；右右右右旋旋旋旋圆圆圆圆极极极极化化化化波波波波要要要要用用用用具具具具有有有有右右右右旋旋旋旋圆圆圆圆极极极极化化化化特特特特性性性性的的的的天天天天线线线线来来来来接接接接收收收收；而而而而左左左左旋旋旋旋圆圆圆圆极极极极化化化化波波波波要要要要用用用用具具具具有有有有左左左左旋旋旋旋圆圆圆圆极极极极化化化化特特特特性性性性的的的的天天天天线线线线来来来来接接接接收收收收。当当当当来来来来波波波波的的的的极极极极化化化化方方方方向向向向与与

6、与与接接接接收收收收天天天天线线线线的的的的极极极极化化化化方方方方向向向向不不不不一一一一致致致致时时时时，在在在在接接接接收收收收过过过过程程程程中中中中通通通通常常常常都都都都要要要要产产产产生生生生极极极极化化化化损损损损失失失失，例例例例如如如如：当当当当用用用用圆圆圆圆极极极极化化化化天天天天线线线线接接接接收收收收任任任任一一一一线线线线极极极极化化化化波波波波，或或或或用用用用线线线线极极极极化化化化天天天天线线线线接接接接收收收收任任任任一一一一圆圆圆圆极极极极化化化化波波波波时时时时，都都都都要要要要产产产产生生生生分分分分贝贝贝贝的的的的极极极极化化化化损损损损失失失失，

7、即即即即只只只只能能能能接收到来波的一半能量。接收到来波的一半能量。接收到来波的一半能量。接收到来波的一半能量。第5页/共53页基本概念极化损失极化损失极化损失极化损失 当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或用线极都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或用线极都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波

8、，或用线极都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生分贝的极化损失，即只能接收到化天线接收任一圆极化波时，都要产生分贝的极化损失，即只能接收到化天线接收任一圆极化波时，都要产生分贝的极化损失，即只能接收到化天线接收任一圆极化波时，都要产生分贝的极化损失，即只能接收到来波的一半能量；来波的一半能量；来波的一半能量；来波的一半能量；当接收天线的极化方向（例如水平或右旋圆极化）与来波的极化当接收天线的极化方向（例如水平或右旋圆极化）与来波的极化当接收天线的极化方向（例如水平或右旋圆极化）与来波的极化当接收天线的极化方向（例如水平或右旋圆极化）与

9、来波的极化 方向（相应为垂直或左旋圆极化）完全正交时，接收天线也就完全接方向（相应为垂直或左旋圆极化）完全正交时，接收天线也就完全接方向（相应为垂直或左旋圆极化）完全正交时，接收天线也就完全接方向（相应为垂直或左旋圆极化）完全正交时，接收天线也就完全接 收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。第6页/共53页基本概念（极化）隔离极化）隔离 隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种极化中出隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种极化中

10、出 现现的比例的比例1000mW(即即1W)1mW在这种情况下的隔离为在这种情况下的隔离为10log(1000mW/1mW)=30dB第7页/共53页基本概念天线辐射电磁波的原理天线辐射电磁波的原理天线辐射电磁波的原理天线辐射电磁波的原理 导导线线载载有有交交变变电电流流时时，就就可可以以形形成成电电磁磁波波的的辐辐射射，辐辐射射的的能能力力与与导导线线的的长长短短和和形形状状有有关关.如如果果导导线线位位置置如如由由于于两两导导线线的的距距离离很很近近，且且两两导导线线所所产产生生的的感感应应电电动动势势几几乎乎可可以以抵抵消消，因因而而辐辐射射很很微微弱弱。如如果果将将两两导导线线张张开开

11、，这这时时由由于于两两导导线线的的电电流流方方向向相相同同，由由两两导导线线所所产产生生的的感感应应电电动动势势方方向向相相同同，因因而而辐辐射射较较强强。当当导导线线的的长长度远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱度远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱.当当导导线线的的长长度度增增大大到到可可与与波波长长相相比比拟拟时时，导导线线上上的的电电流流就就大大大大增增加加，因因而而就就能能形形成成较较强强的的辐辐射射。通通常常将将上上述述能能产产产产生生生生显显显显著著著著辐辐辐辐射射射射的的的的直导线称为振子直导线称为振子直导线称为振子直导线称为振子。第8页/共53页基本概念天线可视为一个

12、四端网络天线可视为一个四端网络天线可视为一个四端网络天线可视为一个四端网络第9页/共53页基本概念同轴线变化为天线同轴线变化为天线同轴线变化为天线同轴线变化为天线 第10页/共53页基本概念对称振子对称振子对称振子对称振子 两两两两臂臂臂臂长长长长度度度度相相相相等等等等的的的的振振振振子子子子叫叫叫叫做做做做对对对对称称称称振振振振子子子子。每每每每臂臂臂臂长长长长度度度度为为为为四四四四分分分分之之之之一一一一波波波波长长长长。全全全全长长长长与与与与波波波波长长长长相等的振子，称为全波对称振子。相等的振子，称为全波对称振子。相等的振子，称为全波对称振子。相等的振子，称为全波对称振子。将振

13、子折合起来的，称为折合振子。将振子折合起来的，称为折合振子。将振子折合起来的，称为折合振子。将振子折合起来的，称为折合振子。波长波长1/2波长波长1/4波长波长1/4波长波长1/2波长波长振子振子第11页/共53页基本概念半波振子上的场分布半波振子上的场分布半波振子上的场分布半波振子上的场分布第12页/共53页基本概念天线的输入阻抗天线的输入阻抗天线的输入阻抗天线的输入阻抗 天天天天线线线线和和和和馈馈馈馈线线线线的的的的连连连连接接接接端端端端，即即即即馈馈馈馈电电电电点点点点两两两两端端端端感感感感应应应应的的的的信信信信号号号号电电电电压压压压与与与与信信信信号号号号电电电电流流流流之之

14、之之比比比比，称称称称为为为为天天天天线线线线的的的的输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗。输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗有有有有电电电电阻阻阻阻分分分分量量量量和和和和电电电电抗抗抗抗分分分分量量量量。输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗的的的的电电电电抗抗抗抗分分分分量量量量会会会会减减减减少少少少从从从从天天天天线线线线进进进进入入入入馈馈馈馈线线线线的的的的有有有有效效效效信信信信号号号号功功功功率率率率。因因因因此此此此，必必必必须须须须使使使使电电电电抗抗抗抗分分分分量量量量尽尽尽尽可可可可能能能能为为为为零零零零，使使使使天天天天线线线线的的的的输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗为纯电阻

15、。为纯电阻。为纯电阻。为纯电阻。输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗与与与与天天天天线线线线的的的的结结结结构构构构和和和和工工工工作作作作波波波波长长长长有有有有关关关关，基基基基本本本本半半半半波波波波振振振振子子子子，即即即即由由由由中中中中间间间间对对对对称称称称馈馈馈馈电电电电的的的的半半半半波波波波长长长长导导导导线线线线，其其其其输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗为为为为（73.173.173.173.142.542.542.542.5）欧欧欧欧姆姆姆姆。当当当当把把把把振振振振子子子子长长长长度度度度缩缩缩缩短短短短时时时时，就就就就可可可可以以以以消消消消除除除除其其其其中中中中的

16、的的的电电电电抗抗抗抗分分分分量量量量，使使使使天天天天线线线线的的的的输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗为为为为纯纯纯纯电电电电阻阻阻阻，即即即即使使使使半半半半波波波波振振振振子子子子的的的的输输输输入入入入阻阻阻阻抗为抗为抗为抗为73.173.173.173.1欧（标称欧（标称欧（标称欧（标称75757575欧）。欧）。欧）。欧）。而而而而全全全全长长长长约约约约为为为为一一一一个个个个波波波波长长长长，且且且且折折折折合合合合弯弯弯弯成成成成形形形形管管管管形形形形状状状状由由由由中中中中间间间间对对对对称称称称馈馈馈馈电电电电的的的的折折折折合合合合半半半半波波波波振振振振子子子子，可

17、可可可看看看看成成成成是是是是两两两两个个个个基基基基本本本本半半半半波波波波振振振振子子子子的的的的并并并并联联联联，而而而而输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗为为为为基基基基本本本本半半半半波波波波振振振振子子子子输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗的的的的四四四四倍倍倍倍，即即即即292292292292欧（标称欧（标称欧（标称欧（标称300300300300欧）。欧）。欧）。欧）。第13页/共53页基本概念天线的方向性天线的方向性天线的方向性天线的方向性 天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的

18、能力。天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的 电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常 用方向图来表示用方向图来表示用方向图来表示用方向图来表示.方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发方向图可

19、用来说明天线在空间各个方向上所具有的发方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发 射或接收电磁波的能力。射或接收电磁波的能力。射或接收电磁波的能力。射或接收电磁波的能力。第14页/共53页基本概念天线辐射的方向图天线辐射的方向图天线辐射的方向图天线辐射的方向图 天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐射电磁波的能力。反之，作为接收天线的方向性表示了它接射电磁波的能力。反之，作为接收天线的方向性表示了它接射电磁波的能力。反之，作为接收

20、天线的方向性表示了它接射电磁波的能力。反之，作为接收天线的方向性表示了它接收不同方向来的电磁波的能力。收不同方向来的电磁波的能力。收不同方向来的电磁波的能力。收不同方向来的电磁波的能力。我们我们通常用垂直平面及水平通常用垂直平面及水平平面上表示不同方向辐射（或接收）电磁波功率大小的曲线平面上表示不同方向辐射（或接收）电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性，并称为天线辐射的方向图。同时用半来表示天线的方向性，并称为天线辐射的方向图。同时用半功率点之间的夹角表示了天线方向图中的水平波束宽度及垂功率点之间的夹角表示了天线方向图中的水平波束宽度及垂直波束宽度。直波束宽度。第15页/共53页基本概念天线

21、辐射的方向图天线辐射的方向图天线辐射的方向图天线辐射的方向图 60(eg)峰值峰值-3dB点点-3dB点点3dB 波束宽度波束宽度水平面方向图水平面方向图峰值峰值-3dB点点-3dB点点15(eg)垂直面方向图垂直面方向图立体方向图立体方向图第16页/共53页基本概念天线辐射的方向图天线辐射的方向图天线辐射的方向图天线辐射的方向图（垂直面波束图）（垂直面波束图）（垂直面波束图）（垂直面波束图）下旁瓣抑制下旁瓣抑制上旁瓣抑制上旁瓣抑制第17页/共53页基本概念天线的方向图天线的方向图天线的方向图天线的方向图第18页/共53页基本概念天线的工作频率范围（带宽）天线的工作频率范围（带宽）天线的工作频

22、率范围（带宽）天线的工作频率范围（带宽）无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频 率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输 送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减送的功率最大，偏离中心频率时它所输送

23、的功率都将减 小，据此可定义天线的频率带宽。小，据此可定义天线的频率带宽。小，据此可定义天线的频率带宽。小，据此可定义天线的频率带宽。有几种不同的定义：有几种不同的定义：有几种不同的定义：有几种不同的定义：一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度；一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度；一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。在移动通信系统中是按后一种定义的，具体的说，就在移动通信系统中是按后一种定义的，具体的说，就 是当天线的输入驻波比是当天线的输入驻波比1.51.5时，天线的工作带宽。时，天线的工作带宽。第19页/共53页基本概念天线波长及频带

24、与性能的关系天线波长及频带与性能的关系天线波长及频带与性能的关系天线波长及频带与性能的关系 当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降，在天线工当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降，在天线工当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降，在天线工当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降，在天线工作频带内，天线性能下降不多，仍然是可以接受的。作频带内，天线性能下降不多，仍然是可以接受的。作频带内，天线性能下降不多，仍然是可以接受的。作频带内，天线性能下降不多，仍然是可以接受的。在在 820 MHz 1/2 波长波长 为为 180mm,在在890 MHz 为为 170mm 175mm对对 850MHz

25、 将是最佳的将是最佳的该天线的频带宽度该天线的频带宽度=890-820=70MHz在在 850MHz 1/2 波长振波长振子最佳子最佳在在 890MHz天线振天线振子子在在820MHz第20页/共53页基本概念天线的驻波比天线的驻波比天线的驻波比天线的驻波比 天线驻波比天线驻波比天线驻波比天线驻波比表示天馈线表示天馈线与基站（收发信机）匹配与基站（收发信机）匹配程度的指标。程度的指标。驻波比的定义：驻波比的定义：驻波比的定义：驻波比的定义：UmaxUmax馈线上波腹电压；馈线上波腹电压；UminUmin馈线上波节电压。馈线上波节电压。天线B馈线AZiABZinTZcUmaxUUmin第21页/

26、共53页基本概念驻波比的产生驻波比的产生驻波比的产生驻波比的产生 是由于入射波能量传输到天线输入端是由于入射波能量传输到天线输入端B B未被全部吸收（辐射）、产生反射未被全部吸收（辐射）、产生反射波，迭加而形成的。波，迭加而形成的。VSWRVSWR越大，反射越大，匹配越差。越大，反射越大，匹配越差。那么，驻波比差，到底有哪些坏处？在工程上可以接受的那么，驻波比差，到底有哪些坏处？在工程上可以接受的 驻波比是多少驻波比是多少？一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行？一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的。折中权衡的。1 1、VSWRVSWR1 1

27、，说明输进天线的功率有一部分被反射回来，从而降低了天，说明输进天线的功率有一部分被反射回来，从而降低了天线的辐射功率；线的辐射功率；2 2、增大了馈线的损耗。增大了馈线的损耗。7/87/8电缆损耗电缆损耗4dB/100m4dB/100m，是在，是在VSWR=1VSWR=1（全匹配）（全匹配）情况下测的；有了反射功率，就增大了能量损耗，从而降低了馈线向情况下测的；有了反射功率，就增大了能量损耗，从而降低了馈线向天线的输入功率；天线的输入功率；3 3、在馈线输入端在馈线输入端A A，失配严重时，发射机，失配严重时，发射机T T的输出功率达不到设计额定值。的输出功率达不到设计额定值。第22页/共53

28、页基本概念驻波比的产生驻波比的产生驻波比的产生驻波比的产生 经过计算，驻波比对天线反射功率、所增大的馈线损耗与完全匹配经过计算，驻波比对天线反射功率、所增大的馈线损耗与完全匹配（VSWR=1VSWR=1）时相比，所减小的总辐射功率的关系如下：）时相比，所减小的总辐射功率的关系如下：VSRW=3.0VSRW=3.0VSRW=3.0VSRW=3.0时时时时，天线反射，天线反射25%25%的功率（的功率（1.25dB1.25dB），馈线新增损耗），馈线新增损耗0.9dB0.9dB，与完全匹配（，与完全匹配（VSRW=1VSRW=1）相比，功率多损失）相比，功率多损失40%(2.15dB)40%(2.

29、15dB)；VSWR=1.5VSWR=1.5VSWR=1.5VSWR=1.5时时时时，天线反射，天线反射4%4%的功率（的功率（0.17dB0.17dB），馈线新增损耗），馈线新增损耗0.19dB0.19dB，与完全匹配（，与完全匹配（VSWR=1VSWR=1）相比，功率多损失）相比，功率多损失8%(0.36dB)8%(0.36dB)；VSWR=1.4VSWR=1.4VSWR=1.4VSWR=1.4时时时时，天线反射，天线反射2.8%2.8%的功率（的功率（0.12dB0.12dB），馈线新增损耗），馈线新增损耗0.09dB0.09dB，与完全匹配（，与完全匹配（VSWR=1VSWR=1）相比

30、，功率多损失）相比，功率多损失4.7%(0.21dB)4.7%(0.21dB)；VSWR=1.3VSWR=1.3VSWR=1.3VSWR=1.3时时时时，天线反射，天线反射1.7%1.7%的功率（的功率（0.07dB0.07dB），馈线新增损耗），馈线新增损耗0.06dB0.06dB，与完全匹配（，与完全匹配（VSWR=1VSWR=1）相比，功率多损失）相比，功率多损失2.9%(0.13dB)2.9%(0.13dB)。可见，可见，VSWR=1.3VSWR=1.3VSWR=1.3VSWR=1.3与与与与VSWR=1.5VSWR=1.5VSWR=1.5VSWR=1.5相比相比相比相比，功率损失仅减

31、少了功率损失仅减少了功率损失仅减少了功率损失仅减少了0.23dB0.23dB0.23dB0.23dB，这在移动，这在移动通信的衰落传播中，通信的衰落传播中，影响基本可以忽略影响基本可以忽略影响基本可以忽略影响基本可以忽略。然而天线的制造成本却高得多。然而天线的制造成本却高得多。第23页/共53页基本概念天线的方向图天线的方向图天线的方向图天线的方向图 一个单一的对称振子具有一个单一的对称振子具有一个单一的对称振子具有一个单一的对称振子具有“面包圈面包圈面包圈面包圈”形的方向图。形的方向图。形的方向图。形的方向图。在地平面上，为了把信号集中到所需要的地方，要在地平面上，为了把信号集中到所需要的地

32、方，要 求把求把“面包圈面包圈”压成扁平的压成扁平的顶视顶视侧视侧视第24页/共53页基本概念天线的增益天线的增益天线的增益天线的增益 增增益益是是指指在在输输入入功功率率相相等等的的条件下，实际天线与条件下，实际天线与 理理想想的的辐辐射射单单元元在在空空间间同同一一点点处处所产生的场强的平方所产生的场强的平方 之之比比，即即功功率率之之比比。增增益益一一般般与与天线方向图有关，方天线方向图有关，方 向向图图主主瓣瓣越越窄窄，后后瓣瓣、副副瓣瓣越越小小，增益越高。增益越高。第25页/共53页基本概念对称振子对称振子对称振子对称振子 对称振子组阵能够控制辐射能构成对称振子组阵能够控制辐射能构成

33、“扁平的面包圈扁平的面包圈”一个对称台振子一个对称台振子假设在接收机中假设在接收机中有1mW功率功率 在阵中有在阵中有4个对称振子个对称振子 在接收机中就在接收机中就有4 mW功率功率在这儿增益在这儿增益=10log(4mW/1mW)=6dBd 更加集中的信号更加集中的信号第26页/共53页基本概念天线方向图天线方向图天线方向图天线方向图 利利用用反反射射板板可可把把辐辐射射能能控控制制聚聚集集到到一一个个方方向向上上，反反反反射射射射面面面面放放放放在在在在阵列的一边构成扇形覆盖天线。阵列的一边构成扇形覆盖天线。阵列的一边构成扇形覆盖天线。阵列的一边构成扇形覆盖天线。“扇形覆盖天线扇形覆盖天

34、线”将在接收机中有将在接收机中有8mW功率功率“全向阵全向阵”例如在接收机中为例如在接收机中为4mW功率功率(顶视)天线天线 在我们的在我们的“扇形覆盖天线扇形覆盖天线”中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益。中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益。这里这里,“扇形覆盖天线扇形覆盖天线”与单个对称振子相比的增益为与单个对称振子相比的增益为10log(8mW/1mW)=9dBd 第27页/共53页基本概念dBddBddBddBd和和和和dBidBidBidBi的区别的区别的区别的区别 一个单一对称振子具有一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射面包圈形的方向图辐射一个各向同性的辐

35、射器在一个各向同性的辐射器在所有方向具有相同的辐射所有方向具有相同的辐射一个天线与对称振子相比较一个天线与对称振子相比较的增益的增益用用“dBd”表示表示一个天线与各向同性辐射器一个天线与各向同性辐射器相比较的增益用相比较的增益用“dBi”表示表示例如例如:3dBd =5.17dBi2.17dB 对称振子的增益为对称振子的增益为2.17dB 第28页/共53页基本概念天线的前后比天线的前后比天线的前后比天线的前后比 方方方方向向向向图图图图中中中中，前前前前后后后后瓣瓣瓣瓣最最最最大大大大电电电电平平平平之之之之比比比比称称称称为为为为前前前前后后后后比比比比。它它它它大大大大，天天天天线线线

36、线定定定定向向向向接接接接收收收收性性性性能能能能就就就就好好好好。基基基基本本本本半半半半波波波波振振振振子子子子天天天天线线线线的的的的前前前前后后后后比比比比为为为为，所所所所以以以以对对对对来来来来自自自自振振振振子子子子前前前前后后后后的的的的相相相相同信号电波具有相同的接收能力。同信号电波具有相同的接收能力。同信号电波具有相同的接收能力。同信号电波具有相同的接收能力。以以dB表示的前后比表示的前后比 =10 log 典型值为典型值为 25dB 左右左右目的是有一个尽可能小的反向功率目的是有一个尽可能小的反向功率(前向功率前向功率)(反向功率反向功率)前向功率前向功率反向功率反向功率

37、第29页/共53页基本概念波瓣宽度波瓣宽度波瓣宽度波瓣宽度 在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性

38、越好，抗干扰能力越称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。强。强。强。方位即水平面方向图120(eg)峰值峰值-10dB点点-10dB点点10dB 波束宽度波束宽度60(eg)峰值峰值-3dB点点-3dB点点3dB 波束宽波束宽度度15(eg)PeakPeak-3dBPeak-3dB32(eg)PeakPeak-10dBPeak-10dB俯仰面即垂直面方向图第30页/共53页基本概念方向图旁瓣显示方向图旁瓣显示方向图旁瓣显示方向图旁瓣显示下旁瓣下

39、旁瓣上旁瓣上旁瓣第31页/共53页基本概念9dBd9dBd9dBd9dBd全向天线全向天线全向天线全向天线第32页/共53页基本概念各类天线各类天线各类天线各类天线(图示图示图示图示)第33页/共53页基本概念几种常用的反射面天线几种常用的反射面天线几种常用的反射面天线几种常用的反射面天线 按馈源的馈电位置可分为前馈和后馈，其中每一种又可分为正馈和偏馈。按馈源的馈电位置可分为前馈和后馈，其中每一种又可分为正馈和偏馈。按馈源的馈电位置可分为前馈和后馈，其中每一种又可分为正馈和偏馈。按馈源的馈电位置可分为前馈和后馈，其中每一种又可分为正馈和偏馈。按反射面的设置还可分为单反射面天线和双反射面天线，双

40、反射面天线由按反射面的设置还可分为单反射面天线和双反射面天线，双反射面天线由按反射面的设置还可分为单反射面天线和双反射面天线，双反射面天线由按反射面的设置还可分为单反射面天线和双反射面天线，双反射面天线由一次（主）反射面和二次（副）反射面组成。一次（主）反射面和二次（副）反射面组成。一次（主）反射面和二次（副）反射面组成。一次（主）反射面和二次（副）反射面组成。馈源主反射面副反射面反 射面馈源反射面馈源副反射面馈源主反射面第34页/共53页基本概念抛物面天线的增益与瓣宽抛物面天线的增益与瓣宽抛物面天线的增益与瓣宽抛物面天线的增益与瓣宽 反射面天线的增益和瓣宽与天线馈源的方向图形状有关，与反射面

41、天线的增益和瓣宽与天线馈源的方向图形状有关，与反射面天线的增益和瓣宽与天线馈源的方向图形状有关，与反射面天线的增益和瓣宽与天线馈源的方向图形状有关，与它对反射面边缘的照射电平有关。如果馈源对反射面的照射它对反射面边缘的照射电平有关。如果馈源对反射面的照射它对反射面边缘的照射电平有关。如果馈源对反射面的照射它对反射面边缘的照射电平有关。如果馈源对反射面的照射是均匀的天线增益就高，但同时天线的旁瓣也高，抗干扰性是均匀的天线增益就高，但同时天线的旁瓣也高，抗干扰性是均匀的天线增益就高，但同时天线的旁瓣也高，抗干扰性是均匀的天线增益就高，但同时天线的旁瓣也高，抗干扰性能就差。通常情况下，馈源照射呈钟形

42、分布。考虑增益和旁能就差。通常情况下，馈源照射呈钟形分布。考虑增益和旁能就差。通常情况下，馈源照射呈钟形分布。考虑增益和旁能就差。通常情况下，馈源照射呈钟形分布。考虑增益和旁瓣要求，在反射面边缘的照射电平一般取瓣要求，在反射面边缘的照射电平一般取瓣要求，在反射面边缘的照射电平一般取瓣要求，在反射面边缘的照射电平一般取-10-10-12dB.-12dB.口面直径为口面直径为口面直径为口面直径为D D 的抛物反射面天线的增益和主瓣宽度可用下列的抛物反射面天线的增益和主瓣宽度可用下列的抛物反射面天线的增益和主瓣宽度可用下列的抛物反射面天线的增益和主瓣宽度可用下列公式近似计算：公式近似计算：公式近似计

43、算：公式近似计算：增益增益增益增益 主瓣宽度主瓣宽度主瓣宽度主瓣宽度第35页/共53页基本概念抛物面天线的带宽抛物面天线的带宽抛物面天线的带宽抛物面天线的带宽 它的工作带宽主要取决于馈源的工作带宽。极化方式也取决于馈源，当它的工作带宽主要取决于馈源的工作带宽。极化方式也取决于馈源，当它的工作带宽主要取决于馈源的工作带宽。极化方式也取决于馈源，当它的工作带宽主要取决于馈源的工作带宽。极化方式也取决于馈源，当采用圆极化馈源时，对单反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相反，对采用圆极化馈源时，对单反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相反，对采用圆极化馈源时，对单反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相反，对

44、采用圆极化馈源时，对单反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相反，对双反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相同。对于单线极化应用，可采双反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相同。对于单线极化应用，可采双反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相同。对于单线极化应用，可采双反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相同。对于单线极化应用，可采用与馈源极化方向一致的栅格反射面替代实体反射面。栅格的间距与工作用与馈源极化方向一致的栅格反射面替代实体反射面。栅格的间距与工作用与馈源极化方向一致的栅格反射面替代实体反射面。栅格的间距与工作用与馈源极化方向一致的栅格反射面替代实体反射面。栅格的间距与工作频率和栅格导体直径有关。

45、频率和栅格导体直径有关。频率和栅格导体直径有关。频率和栅格导体直径有关。抛物面天线原形是建立在几何光学基础上的。通常反射面直径、至少要抛物面天线原形是建立在几何光学基础上的。通常反射面直径、至少要抛物面天线原形是建立在几何光学基础上的。通常反射面直径、至少要抛物面天线原形是建立在几何光学基础上的。通常反射面直径、至少要在在在在6 6 6 6 以上。例如在以上。例如在以上。例如在以上。例如在1GHz1GHz1GHz1GHz采用抛物面天线其直径至少就要采用抛物面天线其直径至少就要采用抛物面天线其直径至少就要采用抛物面天线其直径至少就要1.8m1.8m1.8m1.8m。因此它主要。因此它主要。因此它

46、主要。因此它主要适用于超短波高频段和微波频段。以天线口径为适用于超短波高频段和微波频段。以天线口径为适用于超短波高频段和微波频段。以天线口径为适用于超短波高频段和微波频段。以天线口径为50cm50cm50cm50cm，工作频率为，工作频率为，工作频率为，工作频率为11GHz 11GHz 11GHz 11GHz 的抛物面天线为例，其增益约为的抛物面天线为例，其增益约为的抛物面天线为例，其增益约为的抛物面天线为例，其增益约为 G G G G 32.2dB32.2dB32.2dB32.2dB33.3dB33.3dB33.3dB33.3dB，半功率瓣宽，半功率瓣宽，半功率瓣宽，半功率瓣宽 0.50.5

47、0.50.5 3.83.83.83.8。在这种情况下，在在这种情况下，在在这种情况下，在在这种情况下，在10101010公里距离上架设的该种天线波束对准偏离目标方公里距离上架设的该种天线波束对准偏离目标方公里距离上架设的该种天线波束对准偏离目标方公里距离上架设的该种天线波束对准偏离目标方向向向向1.91.91.91.9度，即偏开度，即偏开度，即偏开度，即偏开330330330330米时，信号强度就将降低米时，信号强度就将降低米时，信号强度就将降低米时，信号强度就将降低3dB.3dB.3dB.3dB.由此也可看出，在工作频率为由此也可看出，在工作频率为由此也可看出，在工作频率为由此也可看出，在工

48、作频率为11GHz11GHz11GHz11GHz时，其收发天线的调整对准要比工时，其收发天线的调整对准要比工时，其收发天线的调整对准要比工时，其收发天线的调整对准要比工作频率为作频率为作频率为作频率为1GHz1GHz1GHz1GHz时难得多。时难得多。时难得多。时难得多。第36页/共53页基本概念天线增益与方向图的关系天线增益与方向图的关系天线增益与方向图的关系天线增益与方向图的关系 一一般般说说来来，天天线线的的主主瓣瓣波波束束宽宽度度越越窄窄，天天线线增增益益越越高高。当旁瓣电平及前后比正常的情况下，可用下式近似当旁瓣电平及前后比正常的情况下，可用下式近似 表示：表示：反射面天线，则由于有

49、效照射效率因素的影响，故：反射面天线，则由于有效照射效率因素的影响，故：第37页/共53页基本概念 天天线线增增益益与与方方向向图图半半功功率率波波瓣瓣宽宽度度的的关关系系第38页/共53页基本概念天线的下倾天线的下倾天线的下倾天线的下倾 为使波束指向朝向地面，需要天线下倾为使波束指向朝向地面，需要天线下倾无下倾无下倾电下倾电下倾机械下倾机械下倾 由图可以看出机械下倾方法。当下倾角度达到10时，水平方向图严重变形，必然产生越区覆盖；而电下倾时，水平方向图基本保持不变。第39页/共53页基本概念电下倾下的波束覆盖电下倾下的波束覆盖电下倾下的波束覆盖电下倾下的波束覆盖6 电下倾电下倾+4 机械下倾

50、机械下倾10机械下倾机械下倾10电下倾电下倾第40页/共53页基本概念天线波束下倾的演示天线波束下倾的演示天线波束下倾的演示天线波束下倾的演示第41页/共53页基本概念天线波束下倾天线波束下倾的作用的作用 1、控制覆盖 2、减小交调 电下倾的实现方式电下倾的实现方式第42页/共53页基本概念天线参数在无线组网中的作天线参数在无线组网中的作天线参数在无线组网中的作天线参数在无线组网中的作1、天线辐射的水平波束宽度决定了天线辐射的电磁波水平天线辐射的水平波束宽度决定了天线辐射的电磁波水平 覆盖的范围覆盖的范围 2、天线垂直波束宽度决定了传输距离及纵向覆盖天线垂直波束宽度决定了传输距离及纵向覆盖。第