6--天线辐射与接收的基本理论.pptVIP

* 小电流环可分解为电偶极子的叠加二成， 但是可以等效为磁流元而计算，，这样可以简化 磁荷做正弦变化，形成磁偶极子；流过的磁流为磁荷对时间的导数 当观察点离开天线的距离不变时，此假想天线在最大辐射方向上所产生的辐射场强等于实际天线在最大辐射方向上的辐射场强。（同距离，最大辐射方向上的场强值不变的情况下） * 电场强度、方向性系数D与有效长度的关系 9 、匹配 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，使用那一个纯出于习惯。在我们日常维护中，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50Ω。 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，这时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。天线的匹配工作就是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。 电压驻波比VSWR: 微波传输线的阻抗必须与天线的输入阻抗匹配 否则就会有反射波产生，流向信号源 由反射波和入射波合成而产生的称为－驻波 驻波信号振幅的最大值与最小值之比称为－电压驻波比VSWR 它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。驻波比为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1.3。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。 反射系数： 电磁波遇到障碍物就会产生反射。 如果终端所接负载阻抗与传输线特性阻抗不相等，在线路终端，不仅有入射波，还会有反射波。 从传输功率的观点来看，因阻抗不匹配使信号源送到负载的功率返回去一些，称之为部分反射， 9.5 W 80 ohms 50 ohms Forwarda: 10W Backward: 0.5W 回波损耗(Return Loss) 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。 回波损耗Return Loss： 10log(10/0.5) = 13dB 驻波比VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) 10 频带宽度： 天线的所有电参数都和频率有关。任何天线的工作频率都有一定的范围，在这个范围内，天线的某个或这某些特性指标达到标准。当工作频率偏离中心工作频率f0时，天线的电参数将变差，其变差的容许程度取决于天线设备系统的工作特性要求。 (Bandwidth)频带宽度：中心频率两侧天线的特性下降到还能接受的最低限度时，两频率的差值，此时对应的频率范围称为频带宽度。 根据天线设备系统的工作场合不同．影响天线频带宽度的主要电参数也不同，所以天线的频带宽度不唯一。对应于不同的特性指标，有不同的频带宽度。 工作带宽（ BANDWIDTH ）= 896 - 824 = 72MHz Optimum 1/2 wavelength for dipole at 860MHz at 896 MHz Antenna Dipole at 824 MHz 示例：CDMA 800MHz 系统天线的工作带宽 CDMA常用的频段有450M\800M\1900M CDMA 450Ｍ : 450-468MHz CDMA 800Ｍ : 824-896MHz CDMA 1900Ｍ : 1850-1990MHz 小结 本节讨论了天线的一些指标，即描述天线性能的有关参数。发射天线的指标可分为这样几类： 1 ．描述天线辐射电磁波能力的有：辐射功率，辐射电阻，输入阻抗及天线效率等。 2 ．描述天线辐射电磁波场分布不均匀性的有：方向性函数，方向性图等。 3 ．描述天线辐射电磁波在最大辐射方向上的集中程度的有：方向性系数，主瓣宽度和副瓣电平，增益，有效长度等。 此外，还有其它一些如频带，极化等。 同一天线用作接收天线时其指标与其用作发射天线时的指标之间具有互易性，即两种情况下的对应指标完全相等。这一性质称为收发天线的互易性，可用互易定理直接导出（互易性只存在于无源天线的情形）。但是接收天线的一些特殊的指标，如天线的吸收面积，天线的噪声温度等。 6.4 接收天线理论 天线的接收原理：天线导体在外电场的作用下激励产生感应电动势并在天线回路中产生电流。 远场区可视为均匀平面波 天线的收发互易性，同一天线既可以做为发射天线，也可以作为接收天线，同一天线用于接收时的指标与用于