天線基本原理以及常用天線介紹

1、關(guān)于天線基本原理及常用天線介紹第一張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、天線的基本原理把從傳輸線上傳下來(lái)的電信號(hào)做為無(wú)線電波發(fā)射到空間.收集無(wú)線電波并產(chǎn)生電信號(hào) 1、什么是天線?第二張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、天線的作用 將傳輸線中的高頻電磁能 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(guān)的知識(shí)。第三張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、天線的工作頻率范圍(帶寬) 無(wú)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(nèi)工作的，通常，工作在中心頻率時(shí)天線

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(shí)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(dòng)通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說(shuō)，就是當(dāng)天線的輸入駐波比1.5時(shí)，天線的工作帶寬。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 將是最佳的該天線的頻帶寬度 = 890 - 820 = 70MHz 當(dāng)天線的工作波長(zhǎng)不是最佳時(shí)天線性能要下降在 850MHz 1/2 波長(zhǎng)振子最佳在 89

3、0MHz天線振子在820MHz 在天線工作頻帶內(nèi),天線性能下降不多,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)象稱為無(wú)線電波的極化。無(wú)線電波的電場(chǎng)方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱它為水平極化波。 無(wú)線電波的極化第六張，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 天線輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向就是天線的極化方向- 45度傾斜的極化4、天線的極化第七張，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)立的波雙極化天線第八張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來(lái)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(lái)表示. 方向圖可用來(lái)說(shuō)明天線在空間各個(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月天線的主要技術(shù)指標(biāo)天線匹配指標(biāo)駐波比1.4隔離度30dB天線輻射特性指標(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”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” 與單個(gè)對(duì)稱振子相比的增益為10log(8mW/4mW) = 3dB “扇形覆蓋天線 ”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，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，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣

8、兩半功率點(diǎn)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(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、 天線增益與方向圖的關(guān)系 一般說(shuō)來(lái)，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益越高。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，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 傳輸線的特性阻抗 無(wú)限長(zhǎng)傳

10、輸線上各點(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)，與饋線長(zhǎng)短、工作頻率以及饋線終端所接負(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)饋線和天線匹配時(shí)，高頻能量全部被負(fù)載吸收，饋線上只有入射波，沒(méi)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(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗。 而當(dāng)天線和饋線不匹配時(shí)，也就是

11、天線阻抗不等于饋線特性阻抗時(shí)，負(fù)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(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，需要各種類型的天線，如何選擇天線，是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作?；咎炀€的分類1、常規(guī)天線 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、特型天線賦形天線 HTDBFS096515預(yù)制下傾天線HTDBS08096515、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 HTDBS08093021連續(xù)電可調(diào)傾角天線 HTDTBS0965151718雙頻雙極化電調(diào)天線HTDTBS080918 6565 151718電調(diào)雙天線：HTDTBSS17211721 6565 1818電調(diào)雙波束天線：HTDTBSS172117213030 2020電調(diào)多頻天線：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 多頻天線主要是指在一個(gè)天線頻段內(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。正如前邊所介紹的：806869824896 806960MHz 一副天線8709601710188018501990 17102170MHz 一副天線19202170第三十一張，PPT共三十四頁(yè)，創(chuàng)