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常用天线 无源器件介绍 京信通信系统 中国 有限公司无线优化事业部二 八年二月 1 目录 2 一 天线原理 天线定义 天线的定义 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置 天线的功能 能量转换 导行波和自由空间波的转换 定向辐射 接收 具有一定的方向性 3 辐射原理图 一 天线原理 天线辐射原理 1 2波长 天线基本辐射单元 半波振子 4 辐射参数半功率波束宽度 前后比 极化方式 交叉极化鉴别率 方向性系数 天线增益 主瓣 副瓣 旁瓣抑制 零点填充 波束下倾 电路参数电压驻波比VSWR 反射系数 回波损耗RL 输入阻抗Zin 传输损耗TL 隔离度Iso 无源三阶互调PIM3 一 天线原理 天线参数 5 一 天线原理 天线参数 天线旁瓣 上旁瓣 下旁瓣 主瓣 6 一 天线原理 天线参数 水平面波束宽度 垂直面波束宽度 7 一 天线原理 天线参数 前后比 指定向天线的前向辐射功率和后向 30 内辐射功率之比 8 增益和天线尺寸及波束宽度的关系将 轮胎 压扁 信号就越集中 增益就越高 天线尺寸就越大 波束宽度越窄 一 天线原理 天线参数 9 天线增益的几个要点 天线是无源器件 不能产生能量 天线增益只是将能量有效集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力 天线的增益由振子叠加而产生 增益越高 天线长度越长 增益增加3dB 体积增大一倍 天线增益越高 方向性越好 能量越集中 波瓣越窄 一 天线原理 天线参数 10 一 天线原理 辐射参数 极化 指电场矢量在空间运动的轨迹或变化的状态 11 一 天线原理 电路参数 9 5W 前向 10W 回波 0 5W 此例中 回波损耗为10log 10 0 5 13dBVSWR 驻波比 是对此现象的另一种度量方法 回波损耗 12 一 天线原理 电路参数 隔离度 是某一极化接收到的另一极化信号的比例 1000mW 即1W 1mW 该例子中 隔离度为 10log 1000mW 1mW 30dB 13 一 天线原理 电路参数 无源交调 PIM 当两个频率f1和f2输入到天线 由于非线性效应 天线辐射的信号除频率f1和f2外 还包括有其他频率 如2f1 f2和2f2 f1 3阶 等 14 ODP 065R15DB III V 天线类别 水平半功率角 极化方式 增益 接头类型 频段 规格代码 天线类别 ODP 室外定向板状天线 OOA 室外全向天线 IXD 室内吸顶天线 OCS 室外双 向天线 OCA 室外集束天线 OYI 室外八木天线 ORA 室外抛面天线 IWH 室内壁 挂天线 等等 半功率角 032 065 090 105 360 基站天线 020 030 040 050 060 075 090 120 160 360 直放站天线 极化方式 R 双极化 V 单极化 增益 按照实际指标 目前最大为21 dBi 接头类型 D Din 头 N N 型头 S SMA 头 T TNC 头 等等 频段 G GSM A CDMA B GSM CDMA C GSM 1800 F 3 G K DCS 3 G W 2 G GSM 1800 3 G N 824 2500 D DB GSM 1800 L WLAN 规格代码 罗马字母表示第几代产品 后面字母和数字表示电调下倾角 赋形 电调等信息 F 赋形 V 电调 RV 远程电调等等 天线命名方式 二 天线产品 15 全向天线 薄型天线 双频天线 高增益天线 三频天线 电调天线 二 天线产品 基站天线 16 二 天线产品 分布系统天线 室内吸顶天线 超薄吸顶天线 烟感器型吸顶天线 灯型吸顶天线 17 二 天线产品 分布系统天线 室内壁挂天线 水仙花型 标准型 壁画型 18 二 天线产品 室外天线 施主天线 窄波束 方向性强高前后比 八木天线 角反射天线 抛物面天线 19 二 天线产品 室外天线 用户天线 宽频全向天线 对数周期天线 板状天线 20 无源器件分为线性器件与非线性器件 线形无源器件又有互易与非互易之分 线形互易元件只对微波信号进行线形变换而不改变频率特性 并满足互易原理 通常我们所说的无源器件指的都是线性互易元件 微波无源器件概述 三 无源器件概述 21 线性互易元件树状图 三 无源器件概述 22 功分器 功分器是一种将一路输出信号能量分成两路或多路输出的器件 本质上是一个阻抗变换器 是否可以将功分器逆用以取代合路器呢 在做为合成器使用时 不仅需要高隔离 低驻波比 更侧重于要求承受大功率 考虑到常用的腔体功分器输出端口不匹配 大驻波 微带功分器反向承受低功率的特点 我们不建议使用功分器逆用来取代合路器 三 功分器介绍 23 功分器的分类 功分器 立体电路类 腔体 平面电路类 微带 产品代表 RD 52 53 54 N NP F1 RD 52 53 54 N NP F2 产品代表 RD 52 53 54 N NP B0 RD 52 53 54 N NP B3 三 功分器介绍 24 功分器分类比较 三 功分器介绍 25 腔体功分器特点 腔体功分器 采用优质合金作为导体 填充介质为空气 能承受比较大的功率 最大可达200W 而介质损耗 导体损耗基本上可忽略不计 插入损耗小 能做到0 1dB以下 但由于没有隔离电阻 输出端口隔离度很小 因此腔体功分器不能作为功率合成器使用 三 功分器介绍 26 2020 1 7 27 功分器测试指标示意图 如图所示 1口可测得驻波比 2 3口可测得插入损耗 而由于腔体功分器本身的器件特点 输出口驻波以及输出口的隔离不作为声明值提出 可测指标 驻波 可测指标 插损 可测指标 插损 三 功分器介绍 28 功分器 三 功分器介绍 29 RD 52 3 4 N NP F2 三 功分器介绍 30 耦合器 耦合器是一种将输入信号的能量通过电场 磁场耦合分配出来一部分成为耦合端输出 剩余部分成为输出端输出 以完成功率分配的元件 耦合器的功率分配是不等分的 又称功率取样器 四 耦合器介绍 31 四口网络耦合器原理说明图 四 耦合器介绍 32 耦合器分类 四 耦合器介绍 33 耦合器分类比较 四 耦合器介绍 34 定向耦合器 定向耦合器常用与对规定流向微波信号进行取样 主要目的是分离及隔离信号 或是相反地混合不同的信号 在无内负载时 定向耦合器往往是一四端口网络 定向耦合器常有两种方法实现 四 耦合器介绍 35 腔体耦合器 特点 承载大功率 表现低损耗 原因 腔体内部填充介质为空气 在传输过程中 因空气介质原因引起的介质耗散要低得多 其耦合线带一般采用导电性良好的导体 如铜表面镀银 制成 导体损耗基本上可忽略不计 腔体体积大 散热快 承受高功率 四 耦合器介绍 36 耦合器指标测试示意简图 如图所示 其中 方向性 隔离度 耦合度 无法接读取数据 四 耦合器介绍 37 四 耦合器介绍 38 RC 5NK NK NK xxF1 四 耦合器介绍 39 dB电桥 d 电桥耦合器是定向耦合器的一种 作为功率合成器使用时 两路输入信号接入互为隔离端口 而耦合输出和直通输出端口互易 如作为两路输出 不考虑损耗 则输入信号功率之和平分于两输出口 而当作为单端口输出使用时 另一输出端必须连接匹配功率负载以吸收该端口的输出功率 否则将严重影响到系统传输特性 而这同时 也带来了附加的 dB损耗 这对于系统应用来说 对其有源部分的成本和可靠性都会有影响 五 3dB电桥介绍 40 主要工程应用 主要应用于同频段内不同载波间的合路应用 由于电路和加工装配上的离散性 电桥耦合器输入端口的隔离度比较低 不建议应用在不同频段间的合路应用 综上 在异频合路应用时 除了同频段内相临载频 如 下行频段内的相临载频 等只能采用 dB电桥而不适用双工 多工合路器情况外 建议在使用中优先选用双工 多工合路器 以改善系统的性能指标 增加可靠性 五 3dB电桥介绍 41 电桥 五 3dB电桥介绍 42 RB NKF0 五 3dB电桥介绍 43 功分器 耦合器 五 3dB电桥介绍 44 合路器 作用 将多路信号合成一路信号输出分类 按实际合路频段进行分类 七 合路器介绍 45 合路器 电桥 功分器 七 合路器介绍 46 合路单元 七 合路器介绍 47 CM CLNN00 七 合路器介绍 48 衰减器是二端口互易元件衰减器最常用的是吸收式衰减器 工程中通常使用的是同轴型衰减器 由 型或 型衰减网络组成 同轴衰减器通常有固定及可变衰减两种 衰减器主要用于检测系统中控制微波信号传输能量 消耗超额能量 因而扩展信号测量的动态范围 诸如功率计 频谱分析仪 放大器 接收器等 衰减器 八 衰减器介绍 49 各无源器件的主要性能指标 九 无源器件主要指标介绍 50 功分耦合器件性能指标详解 耦合度 C 输出端的输入功率 与耦合端的输出功率 之比 隔离度 I 输入端的输入功率 与隔离端的输出功率 之比 即 当耦合端接负载时 耦合端和输出端的衰减量 3 方向性 D 耦合端的输入功率 与隔离端的输出功率 之比 C lgD lgI lgI D C 九 无源器件主要指标介绍 51 功分耦合器件性能指标详解 4 驻波比 是用来衡量端口匹配的 是指沿信号传输方向上电压 电流最大值与最小值之比 通常通过测量回波损耗来看 指输