第9章电磁辐射资料.ppt

* * a.功率与场强（ITU-R PN.525） 对某一频率： Pr =E2 G l 2/(Z0 4p )=E2 G c2/(480p 2f2) ?? Pr: W; E-有效电场（V/m）， G-天线增益； b.功率与电平的换算 对于50欧阻抗的信号源: P=U2/R dBμV= 106+dBm 1μV=10-6V，所以： P=U2/R＝10-12/50 W=2×10-11 mW 取对数：10lg(2×10-11)=-106 dBm 所以：0dBμV ： -106 dBm 功率与场强、电平的单位转换公式 * * 9.3 天线基础知识 9.3.1 天线的输入阻抗 天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。 天线与馈线的连接： 最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。 天线的匹配： 消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个出于习惯。用的较多的是驻波比和回波损耗。一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω。 * * * * 驻波比： 其值在1到无穷大之间。驻波比（ VSWR）为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1.5，但实际应用中VSWR应小于1.2。过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大，影响基站的服务性能。 回波损耗： 它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。回波损耗的值在0dB到无穷大之间，回波损耗越小表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。0表示全反射，无穷大表示完全匹配。在移动通信系统中，一般要求回波损耗大于14dB。 * * 9.3.2 天线的极化方式 天线的极化，指天线辐射时形成的电场强度方向。 当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。 水平极化波在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。 * * 在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。 最近又出现了一种双极化天线。±45°极化方式。性能上一般后者优于前者，目前大部分采用的是±45°极化方式。双极化天线组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天线数量； 由于±45°为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果。（其极化分集增益约为5dB，比单极化天线提高约2dB。） * * 9.3.3 天线的增益用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，选择基站天线最重要的参数之一。增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，在水平面上保持全向的辐射性能。 天线增益决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大覆盖范围。 任何蜂窝系统都是一个双向过程，增加天线增益能同时减少增益预算余量。 表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益，各方向辐射均匀；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。一般地，GSM定向基站的天线增益为18dBi，全向的为11dBi。 * * * * 9.3.4 天线的波瓣宽度波瓣宽度指天线的辐射图中低于峰值3dB处所成夹角的宽度。 主要涉及两个方面：水平波瓣宽度和垂直平面波瓣宽度。 垂直平面的半功率角（V－Plane Half Power beamwidth）:（48°, 33°,15°,8°）定义了天线垂直平面的波束宽度。垂直平面的半功率角越小，偏离主波束方向时信号衰减越快，越容易通过调整天线倾角准确控制覆盖范围。 天线垂直的波瓣宽度与该天线所对应方向上的覆盖半径有关。因此，在一定范围内通过对天线垂直度（俯仰角）的调节，可以达到改善小区覆盖质量的目的，是网络优化中经常采用的一种手段。 * * 水平平面的半功率角（H－Plane Half Power beamwidth）: (45°,60°,90°等)定义了天线水平平面的波束宽度。 水平角度越大, 在扇区交界处的覆盖越好，但当提高天线倾角时，也越容易发生波束畸变, 形成越区覆盖。角度越小，在扇区交界处覆盖越差。 提高天线倾角可以改善扇区交界处的覆盖，相对而言，不容易产生对其他小区的越区覆盖。 在市中心基站由于站距小，天线倾角大，应当采用水平平面半功率角小的