天线基本原理PPT

1、邢洪波邢洪波2009年年8月月12日日天天 线线 基基 本本 原原 理理强化天强化天线的性能和品质起着四两拨千斤的作用。线的性能和品质起着四两拨千斤的作用。概述概述天线天线防雷保护器防雷保护器主馈线（主馈线（7/87/8“）馈线卡馈线卡走线架走线架接地装置接地装置接头密封件接头密封件绝缘密封胶带，绝缘密封胶带，PVCPVC绝缘胶带绝缘胶带天线调节支架天线调节支架抱杆抱杆室外馈线室外馈线室内超柔馈线室内超柔馈线馈 线 过 线馈 线 过 线窗窗基 站 主 设基 站 主 设备备目录目录天线基本概念天线基本概念天线电路参数天线电路参数天线辐射参数天线辐射参数1.1.天线基本概念辐射原理天线基本概念辐射

2、原理传输线传输线终端张角传输线终端张角传输线对称振子对称振子天线的定义： 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。 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。天线的辐射原理：根据C（光速）=f（频率）（波长） 得出波长与频率成反比频率越低，波长越长，天线尺寸越大频率越低，波长越长，天线尺寸越大频率越高，波长越短，天线尺寸越小频率越高，波长越短，天线尺寸越小1/4 1/4 波长波长1/4 1/4 波长波长1/2 1/2 波长波长半波振子半波振子波长波长1/2 1/2 波长波长1.1.天线基本概念半波振子天线基本概念半波振子

3、水平面波束宽度 = 360 垂直面波束宽度= 78 顶视图水平面俯视图垂直面立体图方向图象一个方向图象一个“汽车轮胎汽车轮胎”1.1.天线基本概念半波振子天线基本概念半波振子1.1.天线基本概念天线基本概念-dBd dBd 和和 dBidBi的区别的区别 当波长不是最优值（谐振）时，性能下降；在频率范围内可保持可接受的性能水平。850MHz850MHz偶极子的偶极子的1/21/2波长最优值波长最优值890MHz890MHz馈电电缆馈电电缆820MHz820MHz1.1.天线基本概念带宽、工作频率天线基本概念带宽、工作频率此天线工作频率：820MHz890MHz，带宽=70MHz将“轮胎”压扁，

4、信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大； 1.1.天线基本概念增益、方向图和天线尺寸之关系天线基本概念增益、方向图和天线尺寸之关系天线是无源器件，没有功率放大功能。天线增益只是将能量有效集中，向某特定方向辐射/接收电磁波。天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长。天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。频率提高一倍。同样电气性能的天线长度就减小一半。1.1.天线基本概念增益、方向图和天线尺寸之关系天线基本概念增益、方向图和天线尺寸之关系波束宽度()增 益 dBi806960 MHz17102170 MHz水平面垂直面DB系列天线长度（mm）DK系列天线长度（mm）65614

5、151315 675717.52615131090814141315675716.5261513101201014121315675714.5261513101.1.天线基本概念增益、方向图和天线尺寸之关系天线基本概念增益、方向图和天线尺寸之关系以京信以京信DBDB和和DKDK系列天线为例系列天线为例垂直方垂直方式式水平方式水平方式+ 45+ 45度度- 45- 45度度2.2.天线辐射参数天线辐射参数极化极化天线所辐射的电磁波中电场矢量在空间运动的轨迹称为极化；基站天线属于线极化，极化方向与振子轴线平行。双极化天线阵子双极化天线阵子即一个天线单元中有两个排列正交的振子两个振子所辐射的电磁波是

6、相互独立的极化分集可以有效避免多径传输效应对天线接收的影响 V/H (V/H (垂直垂直/ /水平水平) )斜角斜角 (+/- 45 (+/- 45) )2.2.天线辐射参数双天线辐射参数双极化极化天线天线2.2.天线辐射参数天线辐射参数极化极化2.天线辐射参数交叉极化比天线辐射参数交叉极化比 交叉极化是指与主极化正交的极化分量，一般出现在双极化天线中2.2.天线辐射参数方向图天线辐射参数方向图辐射参数主瓣副瓣半功率波束宽度交叉极化鉴别率增益前后比上旁瓣上旁瓣 (dB) (dB)下旁瓣下旁瓣 ( (dB)dB)2.2.天线辐射参数天线辐射参数旁瓣抑制、零点填充、波束下倾旁瓣抑制、零点填充、波束

7、下倾角角2.2.天线辐射参数波束宽度天线辐射参数波束宽度 方位即水平面方向图方位即水平面方向图2.2.天线辐射参数下倾角天线辐射参数下倾角为使波束指向朝向地面为使波束指向朝向地面, , 需要天线下倾需要天线下倾 前后比是指扇形天线(定向天线)的前向辐射功率和后向辐射功率之比后向功率后向功率前向功率前向功率前后比前后比( (dB) = 10 log dB) = 10 log ，典型值约为典型值约为25dB25dB目的是尽可能减少后向辐射功率目的是尽可能减少后向辐射功率前向功率前向功率后向功率后向功率2.2.天线辐射参数前后比天线辐射参数前后比3.3.天线电路参数天线电路参数-驻波比，隔离度，无源

8、交调驻波比为传输线上的电压最大值与电压最小值之比。当天线端口没有反射时，就是理想匹配，驻波比为1；当天线端口全反射时，驻波比为无穷大。 电缆电缆 50 ohms天线天线50ohms 80ohms2对对7/16连接器的连接器的自然插入损耗：自然插入损耗：GSM900MHz: GSM900MHz: 0.20dB0.20dBGSM1800MHz: GSM1800MHz: 0.32dB0.32dB；VSWR 1.5VSWR 1.5引起的功率损失引起的功率损失0.36dB0.36dB相当于相当于7 7 /8/8电缆的长度电缆的长度:GSM900MHz: GSM900MHz: 9.49.4米米GSM180

9、0MHz: GSM1800MHz: 6.46.4米米；lVSWR 1.3VSWR 1.3与与1.5,1.5,功率损失分别功率损失分别0.36dB0.36dB和和0.13dB0.13dB,仅相当仅相当2 2对和对和1 1对对7/167/16连接器引入的损耗，连接器引入的损耗，这在移动通信的衰落传播中这在移动通信的衰落传播中, ,影响可以忽略不计。一味追求影响可以忽略不计。一味追求1.31.3以下的驻波比是没有意义的以下的驻波比是没有意义的! ! l100100米米7 /87 /8馈线损耗约馈线损耗约4.6dB.4.6dB.l信号穿墙损耗一般达到信号穿墙损耗一般达到10dB10dB以上。以上。减小

10、的天线辐射功率减小的天线辐射功率50m50m馈馈线新增线新增损耗损耗(dB)(dB)与理想匹配相比与理想匹配相比 VSWR 回波损耗回波损耗 反射功率反射功率增大的总损耗增大的总损耗(dB)(dB)(dB)361.250.92.1529.50.50.360.861.8110.360.310.671.5140.170.190.361.415.50.120.090.211.317.50.070.060.131.2210.030.040.073.3.天线电路参数驻波比天线电路参数驻波比隔离度是某一极化接收到的另一极化信号的比例。10001000mW (mW (即即 1 1W)W)1 1mWmW该例子中，隔离度为：该例子中，隔离度为：10log(1000mW/1mW) = 30dB10log(1000mW/1mW) = 30dB3.3.天线电路参数天线电路参数- -隔离度隔离度无源交调（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