天线性能指标

1、通信技术专业教学资源库广东交通职业技术学院天线性能指标项目组成员：崔春雷、吴伟平、陈殊目 录天线性能指标概述1天线增益2天线电压驻波比3天线的极化4端口隔离度 5天线方向图 6 1.天线性能指标概述 1.天线性能指标概述 2.天线增益 天线是将传输线中的电磁能量有效地有效地转化成自由空间的电磁波能量或将空间电磁波有效地有效地转化成传输线中的电磁能的设备。天线是无源器件，所以仅仅起到能量转化作用而不能放大信号，那么我们所说的某天线的增益是18dBi，是指什么呢？2.15dB理想点源半波振子 2.天线增益 天线增益是指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力天线增益是指天线将发射功率往某一指定方

2、向集中辐射的能力。一般把天线在最大辐射方向上的场强 E E 与理想各向同性天线（理想点源）均匀辐射场强 E。相比，以功率密度增强的倍数定义为增益。 即即: : 单位是单位是 dBidBi。 i i 是各向同性（ isotropic）的缩写。上式没有考虑天线的各种损耗，叫方向性系数，计入损耗天线增益 即即: : 是增益系数，是方向性系数和增益系数的乘积。（注：另一种表示增益的单位是与理想半波振子的比较值，用dBd表示，d 是振子（ dipole ）的缩写。 由于半波振子的增益是2.15dB，所以 dBi=dBd+2.15dBi=dBd+2.15202/EED DG定义定义 2.天线增益 天线增益

3、也可以按波束宽度来估算，工程上有如下经验公式： 其中，e和h分别是天线水平面和垂直面的半功率波束宽度，单位是（） 如如, ,水平面波束水平面波束65 65 ，垂直面波束，垂直面波束7 7 的定向天线，按上式计算增益为的定向天线，按上式计算增益为18dB18dB。由此由此, ,可见天线的增益越高，天线波束的就越窄，或反之波束越窄，天线增益越高。可见天线的增益越高，天线波束的就越窄，或反之波束越窄，天线增益越高。例：例：1个个 半波振子半波振子 接收功率：1mW4个半波振子个半波振子组阵组阵接收功率：4 mWG= 10log(4/1) = 6 dBd)30000lg(10heG 3.天线电压驻波比

4、 天线驻波比是表示天线与基站（包括电缆）匹配程度的指标。它的产生是由于入射波能量传输到天线输入端后未被全部辐射出去，产生反射波，迭加而成的。输入功率输入功率 10W50同轴电缆同轴电缆反射功率反射功率 0.5W辐射功率辐射功率9.5 W 由此可算出回波损耗：由此可算出回波损耗： RLRL10lg(10/0.5)=13dB10lg(10/0.5)=13dB 功率反射系数：功率反射系数： 2 20.5/100.5/100.05 0.05 电压反射系数电压反射系数 0.22380.2238 驻波比定义为驻波比定义为 VSWRVSWR(1+(1+ )/(1- )/(1- ) )1.571.57 3.天

5、线电压驻波比一般要求天线的驻波比小于一般要求天线的驻波比小于1.51.5，驻波比是越小越好，但考虑到天驻波比是越小越好，但考虑到天线制造成本和批量生产的一致性线制造成本和批量生产的一致性在工程使用中没有必要追求过小在工程使用中没有必要追求过小的驻波比。的驻波比。如右表所示，当天线的驻波比分如右表所示，当天线的驻波比分别是别是1.51.5和和1.351.35时，由上面的公时，由上面的公式可计算出功率反射系数分别是式可计算出功率反射系数分别是4%4%和和2.2%2.2%，则由于反射引起的增，则由于反射引起的增益损失分别是益损失分别是0.18dB0.18dB和和0.1dB0.1dB 天线的极化特性是

6、以天线辐射的电磁波在最大辐射方向上电场强度矢量的空间取向来定义的，是描述天线辐射电磁波矢量空间指向的参数。由于电场与磁场有恒定的关系，故一般都以电场矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。 4.天线的极化垂直垂直单单极化极化45双极化双极化垂直极化垂直极化(单极化单极化)45极化极化(双极化双极化) 5. 端口隔离度双极化天线单极化天线单极化天线隔离度：隔离度：指指的是两根或多根单极化天线或者一根双极化天线两个端口的不相关的是两根或多根单极化天线或者一根双极化天线两个端口的不相关性；性； 隔离度隔离度指标保证了同扇区天线分集接收的性能。指标保证了同扇区天线分集接收的性能。隔离度隔离度隔离度

7、隔离度 5. 端口隔离度 对于多端口天线，端口隔离度是衡量各个端口之间互耦的重要指标，理论对于多端口天线，端口隔离度是衡量各个端口之间互耦的重要指标，理论上要求各端口是独立的即无互耦的，工程实际中要求隔离度大于上要求各端口是独立的即无互耦的，工程实际中要求隔离度大于30dB30dB10log(1000mW/1mW) = 30dB1000mW ( 1W)1mW 6.方向图特性天线的方向图特性包括： 水平面/垂直面3dB波束宽度 前后比 下旁瓣零点填充和上旁瓣抑制、下倾角 6.方向图特性前后比前向功率后向功率F/B = 10 log 一般一般要求要求 ： F/B 25dB (前向功率)（后向功率) 6.方向图特性上旁瓣抑制与下旁瓣零点填充零点填充零点填充 16 dB 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-100-80-60-40-200距离距离 (km)相对电平 (dBm)发射功率发射功率 = 1 W基站天线高度基站天线高度 = 40 m天线增益天线增益= 16 dBi垂直面半功率波束宽度垂直面半功率波束宽度 = 6.5 为了减少对临近小区的干扰必须抑制上旁瓣电平，一般要求为15dB 为了使覆盖特性更加均匀，减少盲区，下旁瓣零点必须填充，一般要求为18dB 6.方向图特性波束下倾角及下