WCDMA培训教材之3天线原理分解.pptx

　 2015年08月 天线原理 江西省邮电规划设计院有限公司 WCDMA无线优化培训系列教材之3 内容提纲 无线电波基础知识 传输线基本概念 天线基本原理 典型技术指标综述 通信方程 基站天线选型 电磁波安全标准 安装规范 无线电波是一种能量的传输形式。在传播过程中，电场和磁场在空间是相互正交、垂直的，同时这两者又都正交于传播方向。 １ 无线电波基础知识 1.1 无线电波传播 因此，无线电波在空气中传播速度略小于光速，通常我们就认为它传播近似于光速。 无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线电波在真空中的传播速度等于光速，我们用Ｃ＝３０万公里／秒表示。在媒质中的传播速度为：Ｖε`＝Ｃ/√ε，式中ε为传播媒质的相对介电常数。空气的相对介电常数与真空的相对介电常数略大于１。 1.1.1 超短波传播 无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。目前GSM和CDMA移动通信使用的频段都属于UHF（特高频）超短波段，其高端属于微波。 超短波和微波的视距传播 超短波和微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很快。因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是由空间波来传播的。空间波一般只能沿直线方向传播到直接可见的地方。在直视距离内超短波的传播区域习惯上称为“照明区”。在直视距离内超短波接收装置才能稳定地接收信号 B A RT RR O 接收天线高HR 发射天线高HT 1.1.2 视距传播 直视距离和发射天线以及接收天线的高度有关系，并受到地球曲率半径的影响。由简单的几何关系式可知 AB＝3.57(√HT+√HR)(公里) 由于大气层对超短波的折射作用，有效传播直视距离为 AB＝4.12 (√HT+√HR)(公里) 1.1.3 多径传播 电波除了直接传播外，遇到障碍物，例如，山丘、森林、地面或楼房等高大建筑物会产生反射。因此，到达接收天线的超短波不仅有直射波，还有反射波，这种现象就叫多径传输。 由于多途径传播使得信号场强分布相当复杂，波动很大；也由于多径传输的影响，会使电波的极化方向发生变化，因此，有的地方信号场强增强，有的地方信号场强减弱。另外，不同的障碍物对电波的反射能力也不同。例如：钢筋水泥建筑物对超短波的反射能力比砖墙强。我们应尽量避免多径传输效应的影响。同时可采取空间分集或极化分集的措施加以对应。 1.1.4 绕射传播 电波在传播途径上遇到障碍物时，总是力图绕过障碍物再向前传播，这种现象叫做电波的绕射。 超短波的绕射能力较弱，在高大建筑物后面会形成所谓的“阴影区”。信号质量受到影响的程度和接收天线距建筑物的距离及建筑物的高度、频率相关。 例如一个建筑物的高度为１０米，在距建筑物２００米处接收的信号质量几乎不受影响，但在距建筑物１００米处，接收信号场强将比无高搂时明显减弱。这时，如果接收的是２１６～２２３兆赫的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱１６分贝，当接收６７０兆赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱２０分贝。如果建筑物的高度增加到５０米时，则在距建筑物１０００米以内，接收信号的场强都将受到影响，因而有不同程度的减弱。即频率越高，建筑物越高、越近其影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、越远，影响越小。 因此，架设天线选择基站场地时，必须按上述原则来考虑对绕射传播可能产生的各种不利因素，并努力加以避免。 1.1.5 分集接收改善信号电平 1.2 交变的场 1.3 波长、频率和传播速度的关系 可用式 λ＝Ｖ/ｆ 表示。 式中，Ｖ为速度，单位为米/秒（m/s）；ｆ为频率，单位为赫兹（Hz）；λ为波长，单位为米(m)。 由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。 移动通信系统通常使用聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆，其相对介电常数ε约为2.1。因此，Ｖε≈Ｃ/1.44 ，λε≈λ/1.44 。 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。 无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波。 1.4 无线电波的极化 垂直极化波 水平极化波 1.4.1 圆极化 如果电波在传播过程中电场的方向是旋转的，就叫作椭圆极化波。旋转过程中，如果电场的幅度，即大小保持不变，我们就叫它为圆极化波。向传播方向看