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TZ_BT06_C1_0 天线基本原理 目 录 第1章 天线基本知识及天线选型 1 1.1 天线基本知识 1 1.1.1 dB、dBm、dBi、dBd的含义 1 1.1.2 天线增益 2 1.1.3 方向图 2 1.1.4 极化 4 1.1.5 天线其他技术指标 5 1.1.6 天线的分集 6 1.1.7 电调天线与机械天线 9 1.2 天线选型的一般原则 10 1.2.1 天线工作频段和极化方式 11 1.2.2 天线辐射方向图、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益 11 1.2.3 天线下倾方式 13 1.2.4 天线旁瓣抑制与零点填充特性 14 1.2.5 天线前后比、功率容量、三阶互调、端口隔离度等参数 15 1.3 室内分布系统的天线选型 15 天线基本知识及天线选型 本章主要介绍天线的基本知识，以及天线选型的一般原则。 天线基本知识 无线通信系统中，与外界传播媒介的接口是天线系统。 线辐射和接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电磁波转换为高频电流。 天线的种类按工作频段可分为：超长波、长波、中波、短波、超短波、微波天线。按方向性可分为：全向、定向天线。按结构特性可分为：线天线、面天线。 天线的型式、增益、方向图、驱动天线功率、简单或复杂的天线配置和天线极化等都影响系统性能。 dB、dBm、dBi、dBd的含义 1. dBm dBm用于表达功率的绝对值，相对于1mW的功率，计算公式为：10lg(P功率值/lmW)。 [例]如果发射功率P为10W，则按dBm单位进行折算后的值应为：10lg(10W/1mW) =10lg(10000)=40dBm，则可以说发射功率P为40dBm。 2． dBi、dBd dBi和dBd均用于表达功率增益，两者都是一个相对值，只是其参考的基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线点源天线），dBd的参考基准为偶极子半波偶极子天线），因此两者的值略有不同，同一增益用dBi表示要比用dBd表示大2.15。 [例]：对于增益为16dBd的天线，其增益按单位dBi进行折算后为18.15dBi忽略小数点后为18dBi）。 3． dB dB用于表征相对比值，对于电压V、电流I、场强E：20log――dB；对于功率P：10log――dB。 比如计算甲功率相对乙功率大或小多少dB时，按下面计算公式：10lg(甲功率/乙功率)。 [例]：若甲天线的增益为20dBd，乙天线的增益为14dBd，则可以说甲天线的增益比乙天线的增益大6dB。 天线增益 增益是天线系统的最重要参数之一，天线增益的定义与全向天线或半波振子天线有关。全向辐射器是假设在所有方向上都辐射等功率的辐射器，在某一方向的天线增益是该方向上的功率能量密度和理想点源或半波振子在最大辐射方向上的功率能量密度之比（用dB表示时为差值）。 图2.11 增益比较 如图2.11所示，dBi表示的天线增益是方向天线相对于全向辐射器的参考值，dBd是相对于半波振子的天线参考值，两者之间关系：dBi=dBd+2.15。 方向图 天线的辐射电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。用辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为相位方向图。 天线方向图是空间立体图形，但是通常应用的是两个互相垂直的主平面內的方向图，称为平面方向图。在线性天线中，由于地面影响较大，都采用垂直面和水平面作为主平面。在面型天线中，则采用E平面和H平面作为两个主平面。归一化方向图取最大值为一。 在方向图中，包含所需最大辐射方向的辐射波瓣叫天线主波瓣，也称天线波束。主瓣之外的波瓣叫副瓣或旁瓣或边瓣，与主瓣相反方向上的旁瓣叫后瓣。 如图2.12为全向天线水平波瓣和垂直波瓣图，其天线外形为圆柱型；图2.13为定向天线水平波瓣和垂直波瓣图，其天线外形为板状。 图2.12 全向天线波瓣示意图 图2.13 定向天线波瓣示意图 通常会用到天线方向图的以下一些参数： 1． 零功率波瓣宽度，指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角； 2． 半功率点波瓣宽度，指最大值下降0.7073dB）点的夹角； 3． 副瓣电平，指副瓣最大值和主瓣最大值之比； 4． 前后比； 5． 电气下倾角。 极化 极化是描述电磁波场强矢量空间指向的一个辐射特性，电场矢量在空间的取向在任何时间都保持不变的电磁波叫直线极化波。通常所说的天线的极化是指天线在最大辐射方向所辐射的电波的极化对发射天线），或在最大接收功率极化匹配）方向的入射平面波的极化对接收天线）。以发射天线为例，如图2.14所示，如果天线辐射波的电场方向在入射面入射线与反射面法线形成的平面）内，因入射面总是垂直于反射面切面，称为垂直极化；天线辐射波的电场方向垂直于