無線通信技術(shù)天線的特性

1、天線的特性共振：任何天線都諧振在一定的頻率上，我們要接收哪個(gè)頻率的信號(hào)，就希望天線諧振 在那個(gè)頻率上。天線諧振是對(duì)天線最基本的要求，要不然，就沒那么多講究了，隨便扔根線出去不也是天線嘛。 天線的諧振問題涉及到的主要數(shù)據(jù)是波長(zhǎng)及其四分之一。計(jì)算波長(zhǎng)的公式很簡(jiǎn)單，300/f。其中f的單位是MHz，而得到的結(jié)果的單位是米。1/4波長(zhǎng)是稱作基本振子，如偶極天線是一對(duì)基本振子，垂直天線是一根基本振子。不過天線中的振子的長(zhǎng)度并不正好是1/4波長(zhǎng)，因?yàn)殡姴ㄔ趯?dǎo)線中行進(jìn)的速度與在真空中的不同，一般都要短一些，所以 有一個(gè)縮短因子。這個(gè)因子取決于材料。帶寬：這也是一個(gè)重要但容易被忽略的問題。天線是有一定帶寬的，

2、這意味著雖然諧振 頻率是一個(gè)頻率點(diǎn)，但是在這個(gè)頻率點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)，這付天線的性能都是差不多好的。 這個(gè)范圍就是帶寬。我們當(dāng)然希望一付天線的帶寬能覆蓋一定的范圍，最好是我們所收聽 的整個(gè)FM廣播波段。要不然換個(gè)臺(tái)還要換天線或者調(diào)天線也太麻煩了。天線的帶寬和天線的型式、結(jié)構(gòu)、材料都有關(guān)系。一般來說，振子所用管、線越粗，帶寬越寬；天線增益越高， 帶寬越窄。阻抗：天線可以看做是一個(gè)諧振回路。一個(gè)諧振回路當(dāng)然有其阻抗。我們對(duì)阻抗的要求 就是匹配：和天線相連的電路必須有與天線一樣的阻抗。和天線相連的是饋線， 饋線的阻抗是確定的，所以我們希望天線的阻抗和饋線一樣。一般生產(chǎn)的饋線，主要是300歐姆、75歐姆

3、和50歐姆三種阻抗，國(guó)外過去還有450歐姆和600歐姆阻抗的饋線?；九紭O天線的阻抗是75歐姆左右，V型偶極天線是50歐姆左右，基本垂直天線阻抗50歐姆。其他天線一般阻抗都不是50或75歐姆，那么在把它們與饋線連接之前，需要有一定的手段來做阻抗變換。平衡：對(duì)稱的天線是平衡的，如偶極天線、八木天線，而同軸電纜是不平衡的，把這兩 者連接起來，就需要解決平衡不平衡轉(zhuǎn)換的問題。增益：天線是無源器件，但是天線是可以有增益的。這個(gè)增益當(dāng)然是相對(duì)增益，是相對(duì) 于基本偶極天線而言的。FM DX所用的天線，當(dāng)然希望增益越高越好。不過別忘了，增益高往往伴隨著帶寬窄。方向性：不是所有的天線都有方向性的。便攜式收音機(jī)

4、上的拉桿天線就沒有方向性。偶極天線有弱的方向性， 八木等定向天線可以得到較好的方向性。好的方向性意外著能夠集中收集所需方向的電波，還有一個(gè)重要的能力就是能部分地減弱本地電臺(tái)信號(hào)的影響。但是定向天線并不是什么情況下都好。當(dāng)沒有目標(biāo)而等待的時(shí)候，定向天線就有可能使你錯(cuò)過天線背面的信號(hào)。所以比較合理的方式， 是用一個(gè)垂直天線和一付定向天線配合使用，用垂直天線等待，聽到信號(hào)后，再用定向天線轉(zhuǎn)過去對(duì)準(zhǔn)了聽。仰角：天線的仰角是指電波的仰角，而并不是天線振子本身機(jī)械上的仰角。仰角反映了 天線接收哪個(gè)高度角來的電波最強(qiáng)。對(duì)于F層傳播，我們希望仰角低，可以傳播地遠(yuǎn)，對(duì)于Es層，電波主要是從高處來，我們希望仰角高

5、。仰角的高低取決于天線型式和架設(shè)高度。 一般來說，垂直天線具有低仰角，其他天線的仰角隨架設(shè)高度變化。架設(shè)高度：天線有一個(gè)架設(shè)高度。這個(gè)高度實(shí)際上是兩個(gè)高度，一個(gè)高度我們考慮它的 水平面高度，這個(gè)高度對(duì)于本地信號(hào)有些用，對(duì)于DX其實(shí)用處不大。第二個(gè)常常被忽略的高度是地面高度，是指天線到電氣地面的高度。比如架設(shè)在鋼筋水泥房頂?shù)奶炀€，雖然房子高有20米，但是天線距房頂只有 1米，那么這付天線的高度只是 1米。天線的高度對(duì)不同 的天線有不同的影響，一般會(huì)影響天線的阻抗和仰角。通常我們認(rèn)為天線的地面高度應(yīng)在 0.4個(gè)波長(zhǎng)以上，才比較不受地面的影響。駐波比：最后介紹這個(gè)最不被中國(guó)的愛好者熟悉的特征。駐波比

6、反映了夭饋系統(tǒng)的匹配情況。它是以大線作為發(fā)射大線時(shí)發(fā)射出去和反射回來的能量的比來衡量大線性能的。駐波比是由夭饋系統(tǒng)的阻抗決定的。 天線的阻抗與饋線的阻抗與接收機(jī)的阻抗一致， 駐波比就小。 駐波比高的夭饋系統(tǒng)，信號(hào)在饋線中的損失很大。天調(diào)的作用：1、匹配阻抗，使大線系統(tǒng)（天調(diào)+天線）對(duì)于發(fā)射機(jī)來說是阻抗匹配 ，這樣才能讓天線系統(tǒng) 中的大線電纜部分輻射效率最高2、 諧振天線，按照電磁理論來講大線阻抗Z=R+jX ,當(dāng)X=0時(shí)視為天線諧振。不自然 諧振的大線使用大調(diào)后，天調(diào)通過加感或加容，使得 Z=R+jX中X=0。3、加大調(diào)后的大線相對(duì)于自然諧振天線的電效率問題，將大線調(diào)諧到相對(duì)于發(fā)射機(jī)來說是阻抗

7、匹配，靠的是大調(diào)內(nèi)部的 LC網(wǎng)絡(luò)，有很大一部分功率在大調(diào)的L、C內(nèi) 吞吐”，不輻射電磁波。由于 L、C不是理想元件，會(huì)消耗一部分能量，因此天線越不自然諧振（特別 是等效輻射電阻偏離 50歐越遠(yuǎn)），加大調(diào)后的電效率就越低。1.1天線的作用無線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接下來（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過饋線送到無線電接收機(jī)。 可見，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的無線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無線電通信。天線品種繁多，以供不同頻率、不同用途、不同場(chǎng)合、不同要求等不同情況下使用。對(duì)于眾多品種的天線，進(jìn)行適

8、當(dāng)?shù)姆诸愂潜匾模喊从猛痉诸悾煞譃橥ㄐ盘炀€、電視天線、雷達(dá)天線等；按工作頻段分類，可分為短波天線、超短波天線、微 波天線等；按方向性分類，可分為全向天線、定向天線等；按外形分類，可分為線狀天線、 面狀天線等；等等分類。*電磁波的輻射導(dǎo)線上有交變電流流動(dòng)時(shí)，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和形狀有關(guān)。如圖1.1 a所示，若兩導(dǎo)線的距離很近，電場(chǎng)被束縛在兩導(dǎo)線之間，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開，如圖 1.1 b所示，電場(chǎng)就散播在周圍空間，因而輻射增強(qiáng)。必須指出，當(dāng)導(dǎo) 線的長(zhǎng)度L遠(yuǎn)小于波長(zhǎng) 入時(shí)，輻射很微弱；導(dǎo)線的長(zhǎng)度L增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強(qiáng)

9、的輻射。國(guó)11 a單個(gè)半波對(duì)稱振子可簡(jiǎn)單地單獨(dú)立兩臂長(zhǎng)度相等稱半波對(duì)稱1.2對(duì)稱振子對(duì)稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，地使用或用作為拋物面大線的饋源，也可采用多個(gè)半波對(duì)稱振子組成大線陣。的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)、全長(zhǎng)為二分之一波長(zhǎng)的振子， 振子，見圖1.2a。另外，還有一種異型半波對(duì)稱振子，可看成是將全波對(duì)稱振子折合成一個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框，并把全波對(duì)稱振子的兩個(gè)端點(diǎn)相疊，這個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框稱為折合振子，注意,折合振子的長(zhǎng)度也是為二分之一波長(zhǎng)，故稱為半波折合振子，見圖1.2 boSI 1.23ffl ! 2b1.4天線的極化天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)

10、成。人們規(guī)定：電場(chǎng)的方向就是大線極化方向。一般使用的大線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化-是最常用的；水平極化-也是要被用到的。垂直極化水平極化1.4.1雙極化天線下圖示出了另兩種單極化的情況： +45。極化與-45極化，它們僅僅在特殊場(chǎng)合下使用。 這 樣，共有四種單極化了，見下圖。把垂直極化和水平極化兩種極化的大線組合在一起，或者，把+45°極化和-45。極化兩種極化的大線組合在一起，就構(gòu)成了一種新的天線-雙極化天線。下圖示出了兩個(gè)單極化天線安裝在一起組成一付雙極化天線，注意，雙極化天線有兩個(gè) 接頭。雙極化大線輻射（或接收）兩個(gè)極化在空間相互正交（垂直）的波。

11、WH t垂也水平型雙提化+ 45' / 型取極化1.4.2極化損失垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收，水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收。右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收，而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來接收。當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，接收到的信號(hào)都會(huì)變小，也就是說,發(fā)生極化損失。例如：當(dāng)用 + 45。極化天線接收垂直極化或水平極化波時(shí)，或者，當(dāng)用垂直 極化天線接收+45。極化或-45。極化波時(shí)，等等情況下，都要產(chǎn)生極化損失。 用圓極化天線接 收任一線極化波，或者， 用線極化天線接收任一圓極化波，等等情況下，也必然發(fā)生極化損

12、 失 只能接收到來波的一半能量。當(dāng)接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時(shí)，例如用水平極化的接收天線接收垂直極化的來波，或用右旋圓極化的接收天線接收左旋圓極化的來波時(shí)，大線就完全接收不到來波的能量，這種情況下極化損失為最大，稱極化完全隔離。1.4.3極化隔離理想的極化完全隔離是沒有的。饋送到一種極化的大線中去的信號(hào)多少總會(huì)有那么一點(diǎn)點(diǎn)在另外一種極化的大線中出現(xiàn)。例如下圖所示的雙極化天線中，設(shè)輸入垂直極化天線的功率為10W，結(jié)果在水平極化大線的輸出端測(cè)得的輸出功率為10mW?？诳贖it化,；。弋>密如這抻帶況下的槌化隔高為 X=10Lg（1D, OOOmW/1 OmW）=3O dB）1

13、.5天線的輸入阻抗Zin定義：天線輸入端信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗具有電阻分量Rin和電抗分量Xin，即Zin = Rin + j Xin 。電抗分量的存在會(huì)減少大線從饋線對(duì)信號(hào) 功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零， 也就是應(yīng)盡可能使大線的輸入阻抗為純電 阻。事實(shí)上，即使是設(shè)計(jì)、調(diào)試得很好的大線，其輸入阻抗中總還含有一個(gè)小的電抗分量值。輸入阻抗與大線的結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作波長(zhǎng)有關(guān)，半波對(duì)稱振子是最重要的基本大線， 其輸入阻抗為 Zin = 73.1 + j 42.5 （歐）。當(dāng)把其長(zhǎng)度縮短（35 ） %時(shí)，就可以消除其中 的電抗分量，使大線的輸入阻抗為純電阻，此

14、時(shí)的輸入阻抗為 Zin = 73.1 （歐），（標(biāo)稱75歐）。注意，嚴(yán)格的說，純電阻性的大線輸入阻抗只是對(duì)點(diǎn)頻而言的。順便指出，半波折合振子的輸入阻抗為半波對(duì)稱振子的四倍，即Zin = 280（歐），（標(biāo)稱300 歐）。有趣的是，對(duì)于任一天線，人們總可通過大線阻抗調(diào)試，在要求的工作頻率范圍內(nèi)，使輸入阻抗的虛部很小且實(shí)部相當(dāng)接近50歐，從而使得天線的輸入阻抗為Zin = Rin = 50歐-這是天線能與饋線處于良好的阻抗匹配所必須的。1.6天線的工作頻率范圍（頻帶寬度）無論是發(fā)射大線還是接收大線，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 S

15、WR < 1.5條件下，天線的工作頻帶寬度；一種是指：大線增益下降 3分貝范圍內(nèi)的頻帶寬度。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通常是按前一種定義的，具體的說，天線的頻帶寬度就是大線的駐 波比SWR不超過1.5時(shí)，天線的工作頻率范圍。一般說來，在工作頻帶寬度內(nèi)的各個(gè)頻率點(diǎn)上，天線性能是有差異的，但這種差異造成的性能下降是可以接受的。1.7.1板狀天線無論是GSM還是CDMA ,板狀天線是用得最為普遍的一類極為重要的基站大線。這種 天線的優(yōu)點(diǎn)是：增益高、扇形區(qū)方向圖好、后瓣小、垂直面方向圖俯角控制方便、密封性能 可靠以及使用壽命長(zhǎng)。板狀天線也常常被用作為直放站的用戶天線，根據(jù)作用扇形區(qū)的范圍大小，應(yīng)選擇相應(yīng)

16、 的天線型號(hào)。1.7.1 a基站板狀天線基本技術(shù)指標(biāo)示例頻率范圍824-960 MHz頻帶寬度70MHz增益14 17 dBi極化垂直 標(biāo)稱阻抗50 Ohm電壓駐波比< 1.4前后比>25dB下傾角（可調(diào)）3 8°半功率波束寬度水平面60 ° 120 垂直面16 ° 8垂直面上旁瓣抑制< -12 dB互調(diào)< 11（dBm1.7.1 b板狀天線高增益的形成A.采用多個(gè)半波振子排成一個(gè)垂直放置的直線陣單個(gè)半波振子垂直面方向圖 兩個(gè)半波振子垂直面方向圖四個(gè)半波振子垂直面方向圖增益為G= 2.15 dBi增益為G= 5.15 dBi增益為 G= 8

17、.15 dBi單個(gè)半波振子兩個(gè)半波振子四個(gè)半波振子B.在直線陣的一側(cè)加一塊反射板（以帶反射板的二半波振子垂直陣為例）兩個(gè)半波振子（帶反射板）垂直面方向圖兩個(gè)半波振子（帶反射板）水平面方向圖增益為 G= 11 14dBi反射板 皿為W兩個(gè)半波振子（帶反射板） 在垂直面上的配置兩個(gè)半波振子（帶反射板） 在水平面上的配置C.為提高板狀天線的增益，還可以進(jìn)一步采用八個(gè)半波振子排陣前面已指出，四個(gè)半波振子排成一個(gè)垂直放置的直線陣的增益約為 8 dBi; 一側(cè)加有一個(gè)反射板的四元式直線陣，即常規(guī)板狀天線，其增益約為 14 17 d Bi。一側(cè)加有一個(gè)反射板的八元式直線陣，即加長(zhǎng)型板狀天線，其增益約為 16

18、 19 dBi。不言而喻，加長(zhǎng)型板狀天線的長(zhǎng)度，為常規(guī)板狀天線的一倍，達(dá) 2.4 m左右。1.7.2高增益柵狀拋物面天線從性能價(jià)格比出發(fā)，人們常常選用柵狀拋物面天線作為直放站施主天線。 由于拋物面具有良好的聚焦作用，所以拋物面天線集射能力強(qiáng)，直徑為1.5 m的 柵狀拋物面天線，在900兆頻段，其增益即可達(dá)G = 20dBi。它特別適用于點(diǎn)對(duì) 點(diǎn)的通信，例如它常常被選用為直放站的施主天線。 拋物面采用柵狀結(jié)構(gòu)，一是 為了減輕天線的重量，二是為了減少風(fēng)的阻力。拋物面天線一般都能給出不低于 30 dB的前后比，這也正是直放站系統(tǒng) 防自激而對(duì)接收天線所提出的必須滿足的技術(shù)指標(biāo)。1.7.3八木定向天線八

19、木定向天線，具有增益較高、結(jié)構(gòu)輕巧、架設(shè)方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。 因此，它特別適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，例如它是室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外接收天線的首 選天線類型。八木定向天線的單元數(shù)越多，其增益越高，通常采用 6 - 12 單元的八木 定向天線，其增益可達(dá)10-15dBi。1.7.4室內(nèi)吸頂天線室內(nèi)吸頂天線必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)今市場(chǎng)上見到的室內(nèi)吸頂天線，外形花色很多，但其內(nèi)芯的購(gòu)造幾乎都 是一樣的。這種吸頂天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，雖然尺寸很小，但由于是在天線寬帶理論 的基礎(chǔ)上，借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試，所以能很好 地滿足在非常寬的工作頻帶內(nèi)的駐波比要求，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

20、，在很寬的頻帶內(nèi)工作的天線其駐波比指標(biāo)為 VSWFK 2。當(dāng)然，能達(dá)到VSWFK 1.5更好。順便 指出，室內(nèi)吸頂天線屆于低增益天線，一般為G = 2 dBi。1.7.5室內(nèi)壁掛天線室內(nèi)壁掛天線同樣必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)今市場(chǎng)上見到的室內(nèi)壁掛天線， 外形花色很多，但其內(nèi)芯的購(gòu)造幾乎也 都是一樣的。這種壁掛天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，屆于空氣介質(zhì)型微帶天線。由于采用了 展寬天線頻寬的輔助結(jié)構(gòu)，借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào) 試，所以能較好地滿足了工作寬頻帶的要求。 順便指出，室內(nèi)壁掛天線具有一定 的增益，約為G = 7 dBi 0目前GSM和CDM泌動(dòng)通信使用的頻段為

21、:GSM 890 - 960 MHz , 1710 - 1880 MHz CDMA: 806 - 896 MHz806 - 960 MHz 頻率范圍屆超短波范圍;1710 1880 MHz頻率范圍屆微波范圍電波的頻率不同，或者說波長(zhǎng)不同，其傳播特點(diǎn)也不完全相同，甚至很不相同2.1自由空間通信距離方程設(shè)發(fā)射功率為PT,發(fā)射天線增益為GT,工作頻率為f .接收功率為PR接收天 線增益為GR收、發(fā)天線間距離為R,那么電波在無環(huán)境干擾時(shí)，傳播途中的電 波損耗L0有以下表達(dá)式：L0 (dB) = 10 Lg ( PT / PR )=32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R (

22、km ) - GT (dB) - GR (dB)舉例設(shè)：PT = 10 W = 40dBmw ; GR = GT = 7 (dBi) ; f = 1910MHz問：R = 500 m 時(shí)，PR = ?解答：(1) L0 (dB) 的計(jì)算L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)=32.45 + 65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB)(2 ) PR的計(jì)算PR = PT / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 ( 盼 /

23、( 10 0.807 )=1 ( 口 盼 / 6.412 = 0.156 ( 口 盼=156 (m 盼順便指出，1.9GHz電波在穿透一層磚墻時(shí)，大約損失(1015) dB 2.2超短波和微波的傳播視距2.2.1極限直視距離超短波特別是微波，頻率很高，波長(zhǎng)很短，它的地表面波衰減很快，因 此不能依靠地表面波作較遠(yuǎn)距離的傳播。 超短波特別是微波，主要是由空間波來 傳播的。簡(jiǎn)單地說，空間波是在空間范圍內(nèi)沿直線方向傳播的波。顯然，由丁地 球的曲率使空間波傳播存在一個(gè)極限直視距離 Rmax。在最遠(yuǎn)直視距離之內(nèi)的區(qū) 域，習(xí)慣上稱為照明區(qū)；極限直視距離 Rmax以外的區(qū)域，則稱為陰影區(qū)。不言 而語，利用超短

24、波、微波進(jìn)行通信時(shí)，接收點(diǎn)應(yīng)落在發(fā)射天線極限直視距離Rmax內(nèi)。受地球曲率半徑的影響，極限直視距離 Rmax和發(fā)射天線與接收天線的高 度HT與HR問的關(guān)系為：Rmax = 3.57( VHT(m) +VHR(m) (km)考慮到大氣層對(duì)電波的折射作用，極限直視距離應(yīng)修正為Rmax = 4.12 ( V HT(m) +V HR(m) (km)由于電磁波的頻率遠(yuǎn)低于光波的頻率，電波傳播的有效直視距離 Re約為極限直視距離Rmax的70% ,即Re = 0.7 Rmax .例如，HT與HR分別為49 m和1.7 m,則有效直視距離為 Re = 24 km。2.3電波在平面地上的傳播特征由發(fā)射天線直接

25、射到接收點(diǎn)的電波稱為直射波；發(fā)射天線發(fā)出的指向地面的電波，被地面反射而到達(dá)接收點(diǎn)的電波稱為反射波。顯然，接收點(diǎn)的信號(hào)應(yīng)該是直射波和反射波的合成。電波的合成不會(huì)象 1 + 1= 2那樣簡(jiǎn)單地代數(shù)相加，合成結(jié)果會(huì)隨著直射波和反射波間的波 程差的不同而不同。波程差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，直射波和反射波信號(hào)相加， 合成為最大；波程差為一個(gè)波長(zhǎng)的倍數(shù)時(shí)，直射波和反射波信號(hào)相減，合成為最小?？梢姡孛娣瓷涞拇嬖?，使得信號(hào)強(qiáng)度的空間分布變得相當(dāng)復(fù)雜。實(shí)際測(cè)量指出：在一定的距離Ri之內(nèi)，信號(hào)強(qiáng)度隨距離或天線高度的增加都會(huì)作起伏變化；在一定的距離 Ri之外，隨距離的增加或天線高度的減少，信號(hào)強(qiáng)度將。單調(diào)下降。理

26、論計(jì)算給出了這個(gè) Ri和天線高度HT與HR的關(guān)系式： Ri = (4 HT HR ) /l , l 是波長(zhǎng)。 不言而喻，Ri必須小于極限直視距離 Rmax。2.4電波的多徑傳播在超短波、微波波段，電波在傳播過程中還會(huì)遇到障礙物(例如樓房、高大建筑物或山丘等)對(duì)電波產(chǎn)生反射。因此，到達(dá)接收天線的還有多種反射波(廣義地說，地面反射波也 應(yīng)包括在內(nèi))，這種現(xiàn)象叫為多徑傳播。由于多徑傳輸，使得信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的空間分布變得相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)很大，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng) 增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)減弱；也由于多徑傳輸?shù)挠绊懀€會(huì)使電波的極化方向發(fā)生變化。 另外，不同的障礙物對(duì)電波的反射能力也不同。例如：鋼筋水泥建筑物對(duì)超短波

27、、微波的反射能力比磚墻強(qiáng)。我們應(yīng)盡量克服多徑傳輸效應(yīng)的負(fù)面影響，這也正是在通信質(zhì)量要求較高的通信網(wǎng)中，人們常常采用空間分集技術(shù)或極化分集技術(shù)的緣由。2.5電波的繞射傳播在傳播途徑中遇到大障礙物時(shí)，電波會(huì)繞過障礙物向前傳播，這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。超短波、微波的頻率較高，波長(zhǎng)短，繞射能力弱，在高大建筑物后面信號(hào)強(qiáng)度小，形成所謂 的陰影區(qū)”。信號(hào)質(zhì)量受到影響的程度，不僅和建筑物的高度有關(guān)，和接收天線與建筑物之間的距離 有關(guān)，還和頻率有關(guān)。例如有一個(gè)建筑物，其高度為10米，在建筑物后面距離 200米處，接收的信號(hào)質(zhì)量幾乎不受影響，但在100米處，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)比無建筑物時(shí)明顯減弱。注意，誠(chéng)如上面所說過

28、的那樣，減弱程度還與信號(hào)頻率有關(guān)，對(duì)于216223兆赫的射頻信號(hào)， 接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)比無建筑物時(shí)低 16dB，對(duì)于670兆赫的射頻信號(hào)，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)比無建筑物時(shí) 低20dB .如果建筑物高度增加到 50米時(shí)，則在距建筑物1000米以內(nèi)，接收信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)都將 受到影響而減弱。也就是說，頻率越高、建筑物越高、接收天線與建筑物越近，信號(hào)強(qiáng)度與 通信質(zhì)量受影響程度越大；相反，頻率越低，建筑物越矮、接收天線與建筑物越遠(yuǎn)，影響越 小。因此，選擇基站場(chǎng)地以及架設(shè)天線時(shí)， 一定要考慮到繞射傳播可能產(chǎn)生的各種不利影響， 注意到對(duì)繞射傳播起影響的各種因素。連接天線和發(fā)射機(jī)輸出端(或接收機(jī)輸入端)的電纜稱為傳輸線或饋線。

29、傳輸線的主要任務(wù) 是有效地傳輸信號(hào)能量， 因此，它應(yīng)能將發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)功率以最小的損耗傳送到發(fā)射天 線的輸入端，或?qū)⑻炀€接收到的信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號(hào)，這樣，就要求傳輸線必須屏蔽。順便指出，當(dāng)傳輸線的物理長(zhǎng)度等于或大于所傳送信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí)，傳輸線又叫做長(zhǎng)線。3.1傳輸線的種類超短波段的傳輸線一般有兩種：平行雙線傳輸線和同軸電纜傳輸線；微波波段的傳輸線 有同軸電纜傳輸線、波導(dǎo)和微帶。平行雙線傳輸線由兩根平行的導(dǎo)線組成它是對(duì)稱式或平衡 式的傳輸線，這種饋線損耗大，不能用于UHF頻段。同軸電纜傳輸線的兩根導(dǎo)線分別為芯線和屏蔽銅網(wǎng)，因銅網(wǎng)接地，兩根導(dǎo)體

30、對(duì)地不對(duì)稱，因此叫做不對(duì)稱式或不平衡式傳輸線。 同軸電纜工作頻率范圍寬， 損耗小，對(duì)靜電耦合有一定的屏蔽作用，但對(duì)磁場(chǎng)的干擾卻無能為力。使用時(shí)切忌與有強(qiáng)電流的線路并行走向，也不能靠近低頻信號(hào)線路。3.2傳輸線的特性阻抗無限長(zhǎng)傳輸線上各處的電壓與電流的比值定義為傳輸線的特性阻抗，用Z 0表示。同軸 電纜的特性阻抗的計(jì)算公式為 Z。= 60/ V rXLog ( D/d )歐。 式中，D為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑；d為同軸電纜芯線外徑；£為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。 通常Z 0 = 50歐，也有Z 0 = 75歐的。 由上式不難看出，饋線特性阻抗只與導(dǎo)體直徑D和d以及導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常

31、數(shù)£有關(guān)，而與饋線長(zhǎng)短、工作頻率以及饋線終端所接負(fù)載阻抗無關(guān)。3.3饋線的衰減系數(shù)信號(hào)在饋線里傳輸，除有導(dǎo)體的電阻性損耗外，還有絕緣材料的介質(zhì)損耗。這兩種損耗 隨饋線長(zhǎng)度的增加和工作頻率的提高而增加。因此，應(yīng)合理布局盡量縮短饋線長(zhǎng)度。單位長(zhǎng)度產(chǎn)生的損耗的大小用衰減系數(shù)6表示，其單位為 dB / m (分貝/米)，電纜技術(shù)說明書上的單位大都用 dB / 100 m (分貝/百米). 設(shè)輸入到饋線的功率為P1 ,從長(zhǎng)度為L(zhǎng) ( m )的饋線輸出的功率為P 2，傳輸損耗TL可表示為:TL = 10 Lg ( P 1 /P 2 ) ( dB ) 衰減系數(shù)為3= TL/ L ( dB / m

32、)例如，NOKIA 7 / 8英寸低耗電纜，900MHz時(shí)衰減系數(shù)為 3= 4.1 dB / 100 m ,也可寫成 片3 dB / 73 m ,也就是說，頻率為900MHz的信號(hào)功率，每經(jīng)過73 m長(zhǎng)的這種電纜時(shí)， 功率要少一半。而普通的非低耗電纜， 例如，SYV-9-50-1 , 900MHz時(shí)衰減系數(shù)為 3= 20.1 dB / 100 m , 也可寫成3= 3 dB / 15 m，也就是說， 頻率為900MHz的信號(hào)功率，每經(jīng)過 15 m長(zhǎng)的這種 電纜時(shí)，功率就要少一半！3.4匹配概念什么叫匹配？簡(jiǎn)單地說，饋線終端所接負(fù)載阻抗ZL等于饋線特性阻抗Z 0時(shí)，稱為饋線終端是匹配連接的。 匹

33、配時(shí)，饋線上只存在傳向終端負(fù)載的入射波，而沒有由終端負(fù)載產(chǎn)生的反射波，因此，當(dāng)天線作為終端負(fù)載時(shí)，匹配能保證大線取得全部信號(hào)功率。如下圖所示，當(dāng)天線阻抗為 50歐時(shí)，與50歐的電纜是匹配的，而當(dāng)天線阻抗為80歐時(shí)，與50歐的電纜是不匹配的。岫g.嚀威f如果天線振子直徑較粗，天線輸入阻抗隨頻率的變化較小，容易和饋線保持 匹配，這時(shí)天線的工作頻率范圍就較寬。反之，則較窄。在實(shí)際工作中，天線的輸入阻抗還會(huì)受到周圍物體的影響。為了使饋線與天線良 好匹配，在架設(shè)天線時(shí)還需要通過測(cè)量， 適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的局部結(jié)構(gòu)，或加裝匹 配裝置。3.5反射損耗前面已指出，當(dāng)饋線和天線匹配時(shí)，饋線上沒有反射波，只有入射波，即饋線上傳輸?shù)闹皇窍蛱炀€方向行進(jìn)的波。 這時(shí)，饋線上各處的電壓幅度與電流