A-301B 天线基本知识讲座.ppt

天线的基本知识 * 电波传播损耗的奥村经验公式 日本人奥村，对地面移动通信的电波传播问题，做了大量的统计工作，并归纳出一个大城市适用的传播损耗 Lb 经验公式： Lb ( dB ) = 75 + 26 Lg f + 45 Lg R - GT ( dB ) - GR ( dB ) – （ 14 + 6.5 Lg R ）× Lg HT – 3.2 [ Lg （12 HR ）] 2 式中， 收、发天线高度HR 、 HT 单位为 m . [举例] 设：f = 900 MHz ； HT = 64 m ; HR = 2 m ； GT = 10 (dBi) ； GR = 3 (dBi) 问：R = 500 m 时， Lb = ？ 解： Lb = 75 + 26 Lg 900 + 45 Lg 0.5 – （ 14 + 6.5 Lg 0.5 ）× Lg 64 – 3.2 [ Lg （12 × 2 ）] 2 = 75 + 76.8 – 13.5 – 21.7 –6 = 110.6 ( dB )--------可见，信号的衰减比自由空间中要大得多！ 2.2 极限直视距离 超短波特别是微波，频率很高，波长很短，它的地表面波衰减很快，因此不能依靠地表面波作较远距离的传播。超短波特别是微波，主要是由空间波来传播的。简单地说，空间波是在空间范围内沿直线方向传播的波。显然，由于地球的曲率使空间波传播存在一个极限直视距离Rmax 。在最远直视距离之内的区域，习惯上称为照明区；极限直视距离Rmax以外的区域，则称为阴影区。不言而语，利用超短波、微波进行通信时，接收点应落在发射天线极限直视距离Rmax内。 受地球曲率半径的影响，极限直视距离Rmax 和发射天线与接收天线的高度HT 与 HR间的关系为 ： Rmax ＝ 3.57{ √HT (m) +√HR (m) } (km) 天线的基本知识 R T RT RR 接收天线高HR 发射天线高HT 考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为 Rmax ＝ 4.12 { √HT (m) +√HR (m) } (km) 由于电磁波的频率远低于光波的频率，电波传播的有效直视距离 Re 约为 极限直视距离Rmax 的 70% ，即 Re = 0.7 Rmax . 例如，HT 与 HR 分别为 49 m 和 1.7 m，则有效直视距离为 Re = 24 km . 2.3 电波在平面地上的传播特征 由发射天线直接射到接收点的电波称为直射波；发射天线发出的指向地面的电波，被地面反射而到达接收点的电波称为反射波。显然，接收点的信号应该是直射波和反射波的合成。电波的合成不会象 1 + 1 = 2 那样简单地代数相加，合成结果会随着直射波和反射波间的波程差的不同而不同。波程差为半个波长的奇数倍时，直射波和反射波信号相加，合成为最大；波程差为一个波长的倍数时，直射波和反射波信号相减，合成为最小。可见，地面反射的存在，使得信号强度的空间分布变得相当复杂。 实际测量指出：在一定的距离 Ri之内，信号强度随距离或天线高度的增加都会作起伏变化；在一定的距离 Ri之外，随距离的增加或天线高度的减少，信号强度将。单调下降。理论计算给出了这个 Ri 和天线高度 HT与 HR 的关系式： Ri = （4 HT HR ）/ ? ， ? 是波长。 不言而喻， Ri 必须小于极限直视距离Rmax 。 天线的基本知识 2.4 电波的多径传播 在超短波、微波波段，电波在传播过程中还会遇到障碍物(例如楼房、高大建筑物或山丘等) 对电波产生反射。因此，到达接收天线的含有多种反射波（广意地说，地面反射波也应包括在内），这种现象叫为多径传播。 由于多径传输，使得信号场强的空间分布变得相当复杂，波动很大，有的地方信号场强增强，有的地方信号场强减弱；也由于多径传输的影响，还会使电波的极化方向发生变化。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、微波的反射能力比砖墙强。我们应尽量克服多径传输效应的负面影响，这也正是在通信质量要求较高的通信网中，人们常常采用空间分集技术或极化分集技术的缘由。 ? 天线的