[工程科技]天线基础知识.ppt

通宇公司技术培训资料 §1 天线的作用 　　　所有的无线电设 　备中，包括通信、广播、 　导航遥测和雷达等，一 　切信息都要通过电磁波 来传送。天线是辐射和 接收电磁波的门户，在 移动通信，基站天线和 手机天线就起到这一作 　基站和手机通信示意图 　用。它们能同时辐射和　　　　　　图 1 　接收电磁波。 §2对天线电性能的基本要求 首先要使发射机的功率尽可能的从天线辐射出去，这样就要求： 　（1）减少传输线，即主馈电缆和跳线的损耗。 　（2）送到天线端口的反射功率越小越好（相关指标为　　驻波比）。 　（3）天线内部损耗尽量小（和增益有关）。 天线辐射能量有合理的方向特性。 　　　天线是无源部件，它本身不可能增加辐射功率。通过合理的设计，使空间的辐射能量有合理的分布。有些方向能量密度要大，有些方向能量密度要小，与此相关的电指标为：波瓣宽度、副瓣电平、增益、前后比等。 §3天线的极化特性 　　　天线辐射的电磁波是交变电磁场，其电场和磁场大小和方向都随时间变化。它们垂直相交形成的平面与传播方向垂直。电场E和磁场H 　的比值是一定的： 　我们分析时只讨论电场。由于　　　　 　电场在同一周期大小和方向是 　变化的，一般用矢量　，矢量 的模表示电场的大小，箭头方 向表示电场方向。　　　　　　 图 2　　　 　　　一、极化分类 天线的极化分为两类：线极化和圆极化 线极化天线：在天线最大辐射方向上，某点电场矢　　　　　　量端点运动轨迹是直线，该天线称为　　　　　　线极化天线（见图3(a)）。 圆极化天线：在天线最大辐射方向上，某点电场矢　　　　　　量端点运动轨迹是圆，该天线称为圆　　　　　　极化天线（见图3(b)和图3(c)）。 图　三 二、基站天线的几种线极化 　 目前基站天线用的是线极化天线，根据发射场的电场与地面的夹角，分成 垂直极化天线 　　　电场矢量垂直地面（见图四(a)） 水平极化天线 　　　电磁矢量平行地面（见图四(b)） ±45°双极化天线 　　　两付天线，电场矢量和地面夹角分别为＋45°和 －45°（见图四(c))） §4天线的方向特性 　 天线向空间发射的能量不是均匀分布的，而是按一定的规律分布。把等距离不同方向的辐射场大小比例绘制成图形，称为方向图。最形象的方向图是立体图（见图五(a)）. 　　　通过最大发射方向的两个正交平面的方向图（见图五(b) 和图五(c)）基本反映了天线的方向性特点。垂直极化天线的两个正交面为： 垂直平面方向图：电场矢量和该平面相切，也称E面　　　　　　　　方向图 水平平面方向图：磁场矢量和该平面相切，也称H面　　　　　　　　方向图。 方向图的有关参数 主瓣：包括最大辐射方向的波瓣（见图六极坐标方向图） 半功率点（3dB点）：在主瓣最大辐射方向两侧，功率密度电平比最大辐射方 向降低一半（ 3dB ），此点称为半功率点。此点和最 大方向夹角称为半功率角，标为　　或　　 。 波瓣宽度：主瓣两个半功率点之间的夹角，标为2　　或2　　。 副瓣电平：与主瓣相邻的第一副瓣一般是电平最高的副瓣，其最大方向电平 和主瓣最大方向电平之差称为副瓣电平，标为SLL. 前后比：天线最大辐射方向的电平和后向最大电平之比，用F/B来表示，在移　　　　动通信基站天线中，后向有一定的范围。设最大辐射方向角度 =0°, 后向电平指的是包括180°±30°范围内的最大电平。 天线的方向系数D,反映天线辐射时能量集中的程度。 　　　　　　　　　其中：　 为天线辐射功率。 　　　　　　　　　　　　　 为天线最大辐射功率密度 　　　　　　　　　　　　　 为天线在同等距离时各方向平均功率密度。 §5增益系数Ｇ 　　增益系数G与方向系数D密切相关，不同之处在于它包括天线的效率　，