第8课-天线技术介绍

天线技术介绍学完本课程后，您将能够：描述天线的定义及作用描述天线的主要性能指标列举其他常见无源器件天线基本概念介绍天线基本原理天线参数介绍其他器件介绍无线电波基础知识无线电波的定义无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。磁场电场无线电波的频率与波长频率即“振动”的速率，或解释为在一秒内通过的波的数量。波长是波在两个相邻周期上的相同点的距离，也即一个震动周期内传输的距离，通常用相邻两个波峰或波谷之间的距离来表达。低频高频波长λ=光速/频率=C/f波长λ频率越高，波长越短。无线电波的极化天线向周围空间辐射电磁波，其电场方向是按一定的规律而变化的。天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向:如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波。电磁波的辐射导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱，将两导线张开，电场就散播在周围空间，辐射增强。图1图2图3天线的定义及作用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。天线的作用无线电设备中用来发射和接收电磁波的部件。能量转换：导行波和自由空间波的转换，高频电流与电磁波的转换；定向辐射和接收：具有一定方向性。空间电磁波高频电流无线电收发信机天线天线的分类天线形态丰富按用途分类：通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类：短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类：全向天线、定向天线等；按外形分类：线状天线、面状天线等。微波天线全向天线定向天线抛物面天线天线基本概念介绍天线基本原理天线参数介绍其他器件介绍半波对称阵子天线的基本辐射单元：半波对称阵子两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。波长越长，天线半波振子越大。单个半波对称振子可独立使用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。1/4波长半波对称极子1/4波长1/2波长天线辐射方向图(1/3)天线的方向性发射天线的基本功能把从馈线传输过来的能量向周围空间辐射出去；把大部分能量朝所需的方向辐射。天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。

天线辐射方向图(2/3)天线的方向图：天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示。方向图说明天线在空间各个方向上所具有的发射或接收电磁波的能力。水平面H面垂直面E面立体图“面包圈”天线辐射方向图(3/3)天线的方向性增强“扁平面包圈”越扁，信号则越集中。定向天线：反射面把电磁波反射到单侧方向，朝某一方向集中，提高了增益。全向辐射（无平面反射板）定向增强（有平面反射板）平面反射板天线的极化(1/2)天线极化：电场矢量在空间运动的轨迹。垂直极化水平极化+45°极化-45°极化电场方向天线天线的极化(2/2)双极化天线：两个极化在空间相互正交的波。垂直水平极化±45°交叉极化±45°交叉极化在信号接收平衡性优于垂直水平极化。常用WLAN天线形态(1/2)室内天线室内全向/定向吸顶天线室内定向天线室内全向鞭状天线常用WLAN天线形态(2/2)室外天线2.4G&5G室外全向天线2.4G&5G室外定向天线室外回传天线天线基本概念介绍天线基本原理天线参数介绍其他器件介绍增益(Gain)覆盖距离关键指标相同输入功率时，天线在某一规定方向上的辐射功率密度与参考天线（通常采用理想辐射点源）辐射功率密度的比值。增益与天线方向图密切相关，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。低增益高增益波瓣宽度(3dBbandwidth)水平/垂直覆盖宽度的关键指标方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密度下降一半(3dB)的角度，称为波瓣宽度或半功率角，分为水平面波瓣宽度和垂直波瓣宽度。-3dB点-3dB点峰值方向(最大辐射方向)波瓣宽度越窄，方向性越好，辐射距离越远，抗干扰能力越强主瓣旁瓣功率度量单位dBm：功率绝对值计算公式：10*log(P/1mW)dB：功率相对值计算公式：10*log(P1/P2)dBi，dBd：增益值dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子0dBd=2.14dBi天线基本概念介绍天线基本原理天线参数介绍其他器件介绍功分器功分器：将一路输入信号能量等分成两路或多路输出的器件。常见有二功分器、三功分器、四功分器。类型：微带功分器、腔体功分器。传输功率较大的场合优先考虑使用腔体型器件，腔体型器件长期工作稳定性优于微带型器件。反过来作为合路器使用时，只能采用微带功分。微带功分腔体功分耦合器耦合器：将一路输入信号能量不等分成两路输出的器件。常见有5dB,6dB,7dB,10dB,15dB耦合器等规格。输入耦合端直通端直通端输出功率(dBm)=输入功率(dBm)－插损(dB)耦合端输出功率(dBm)=输入功率(dBm)－耦合度(dB)合路器合路器用来将多个系统的发射信号互不干扰地合成一路输出，同时将在同一路中的接收信号互不干扰地分配给各个系统端口，可分为同频合路器和多频合路器。WLANGSM/3GANT双频合路器WLANChannel1WLANChannel11ANTWLAN同频合路器受端口隔离度约束，WLAN同频合路器仅支持1、11信道合路。射频同轴电缆（馈线）WLAN常用RF电缆RG-8跳线、1/2″(英寸)超柔馈线、1/2″馈线等；不同电缆，线径不同，损耗也不同；放装RG-8。性能规格1/2″超柔馈线1/2″馈线一次最小弯曲半径≤40mm≤80mm损耗(2400MHz)﹤19.2dB/100m﹤12.1dB/100m特性阻抗50Ω工作温度-30~60°C其他要求需具备阻燃性线径越粗，损耗越小。射频连接器、接头N型SMA型室外型APN型接头(母头，Female)射频电缆N型接头(公头，Male)双阳N型转接头(连接AP和天线)双阴N型转接头(连接两根馈线)反极性SMA接头防护器件防雷器其他防护器件：室外光纤套筒、接地线、防水胶带等。天馈防雷器(天线与AP之间