GR接收天线增益PT发射功率.ppt

1、三、WLAN系统天线实用工程技术,3.1 （一）章节内容,2,天线是什么？,众所周知，凡是依靠空间无线电磁波传输信息的系统或设备都离不开天线。天线是无线传输系统中的关键装置之一。天线的英文是“Antenna”,本意为昆虫的触角，用来发送和接受信息。天线等效于人体的“五官”，可表达和接受信息。根据IEEE的天线定义为：“是辐射和接收无线电波的装置。” 更专业化定义是：一种将导行波转换为空间波（发射），或将空间波转换为导行波（接收）的能量转换装置。,3.1 （一）章节内容,3,天线的基本类型,天线类型可谓是五花八门，种类繁多，形式多样枚不胜举。一般按对天线的分析方法来分类共有三大类： 1）线天线：

2、是指天线结构具有线状结构特点，而且金属导线半径远小于波长的天线。如：振子天线、环天线、螺旋天线等； 2）面天线或称口径天线：是指电磁波通过一定口径向外辐射的天线。如：喇叭天线、板状天线、角反射天线、抛物面天线、栅格天线、卡塞格伦天线等； 3）天线阵：是指天线的辐射单元按一定规律排列和激励（或称馈电，指馈给每个辐射单元信号的幅度和相位）的天线群体。如：美国爱国者导弹中的相控阵雷达系统、美F-22战机和俄米格-35战机的机载相控阵雷达系统、预警飞机、导弹和空间分集移动通信系统等。 在宽带无线局域网系统的实际工程中，一般按天线辐射方向图来分类，即全向天线和定向天线两大类。（天线辐射方向图的定义：天线

3、辐射空间能量分布图，或天线辐射特性与空间坐标间的函数关系图形）,3.1 （一）章节内容,4,天线的主要技术指标及其意义,天线的主要技术指标： （收发互易，参数相同） 1)工作频率范围：指天线适用的工作频段。如：宽带无线局域网系统所用的工作频段为（IEEE802.11b）：2400-2500MHz；（ IEEE802.11a）： 5150-5825MHz。 2）天线增益：定义：最大辐射方向辐射强度与天线无耗时平均辐射强度之比。平均辐射强度是指具有相同输入功率，且为无耗各向同性源的辐射强度。即特定参考天线的辐射强度。公式表达为： G=Um/(Pin/4) 或 G=10lg(Um/(Pin/4) )

4、dBi 其中：Um为最大辐射方向辐射强度，Pin为输入功率，4为全向立体角。 3)电压驻波比（VSWR：Voltage Stand-Wave Ratio): 是描述天线输入端与传输系统特性阻抗（一般为50）的匹配状况。一般该指标为： 1.5。,3.1 （一）章节内容,5,天线的主要技术指标及其意义,4）极化：极化是描述电场矢量方向和幅度的时变特性，即瞬时电场矢量的端点随时间变化的图形，称为电场矢量的极化。简称波的极化。 极化一般分为三类：a)线极化：分水平极化、垂直极化和任意方向的极化的三种情况；b)圆极化：分左旋极化和右旋极化两种情况；c)椭圆极化：分左椭圆极化和右椭圆极化两种情况。 关键点

5、：1.宽带无线局域网系统都是线极化，一般均为水平或垂直极化。 关键点： 2.当极化方向相同时耦合最强，天线安装时收/发天线极化一定要一致，否则会因为极化不同产生极化隔离（或极化失配）而影响系统信号传输效果。 5）与辐射方向图相关的参数：1.半功率点波瓣宽度; 2.水平面主波瓣宽度；3.垂直面主波瓣宽度；4.波瓣立体角；5.第一副瓣电平；6.前后比。 概念：一般主瓣越窄增益越高，反之亦然。副瓣越小，前后比越大，天线性能就越好。,3.1 （一）章节内容,6,天线的主要技术指标及其意义,6）天线输入/输出接口与AP（Access Point)的连接 宽带无线局域网系统中天线输入/输出接口一般均为N-

6、50J/K（FEMALE/MALE）或SMA-J/K。通常插座（FEMALE/J）较多。N-50J/K为英制，L16为公制。天线输入/输出接口与AP（Access Point)的连接通常须用一段50低损耗馈线，一般要求这段馈线尽可能短。而AP接口为SMA-J，但内导体为针状（特制），本公司有专用转接器备用选件硬转换为标准SMA-J接口，或专用转接低损耗短电缆备用选件直接与AP连接，以解决低损耗粗电缆转接带来得不便。 7）雷电防护 一般均采用直接接地方式。 8）抗风指标 9）最大输入功率 一般均为100W，宽带无线局域网系统中是小功率一般为几十毫瓦功率，高功率的网卡输出功率可达200mW(23d

7、BmW),或加BOOSTER(双向放大器）目前输出功率一般为：0.5W,1W 或5W，已基本满足要求。,3.1 （一）章节内容,7,传输距离与发射/接收天线增益、 发射功率和接收灵敏度的关系,公式为： S=kSmax Smax=(/4)(GTPTGR/PR)1/2 其中：S为传输距离，k为传输系数（1）， Smax为最大传输距离， 为波长，GT发射天线增益，GR接收天线增益，PT发射功率， PR接收灵敏度。 注：理想架高，视距传播。,3.1 （一）章节内容,8,扩频系统中处理增益对系统传 输性能改善的基本概念,处理增益的近似公式： GP=BC/BM =BC/RI 其中GP为处理增益， BC为已

8、扩展信号的射频带宽， BM原始（基带）信号带宽， RI 信息传输速率。 根据信息论香农公式，处理增益等效与接收灵敏度的改善。宽带无线局域网系统中由于采用扩频方案，这就可采用降低信息传输速率办法提高数据传输可靠性。,3.1 （一）章节内容,9,与宽带无线局域网相关天线 的特点及适用范围,宽带无线局域网组网中电磁波覆盖有几种形式如：点对点、一点对多点、区域覆盖（室内和室外）或是几种形式组合等情况。对应的天线也有不同的形式，下面介绍与宽带无线局域网组网相关天线的特点及使用范围。 1）不同增益的全向天线。一般用于一点对多点室内和室外的电磁波覆盖。 其增益范围通常3-15dBi。 通常3-5dBi多为吸

9、顶全向天线用于室内电磁波覆盖。 5-15dBi通常多为竿状全向天线用于室外电磁波覆盖。 全向天线方向图水平面是圆。 吸顶全向天线垂直面方向图为蝴蝶状。 竿状全向天线垂直面方向图为橄榄状。竿状全向天线有常规、高效率和主瓣下倾几种情况。 2）不同增益和形式的定向天线。一般用于点对点和一点对多点固定扇形角的室内和室外电磁波覆盖。,3.1 （一）章节内容,10,与宽带无线局域网相关天线 的特点及适用范围,其增益范围通常3-33dBi。 通常3-5dBi多为用于室内电磁波覆盖。 10-33dBi通常用于室外电磁波覆盖。一般用于点对点、一点对多点的电磁波覆盖。 天线形式有：低增益固定扇形角室内定向天线、角

10、反射天线、平板天线、八木（YAGI）天线、背射天线、抛物面天线、切割抛物面栅格天线、抛物面栅格天线等。,3.1 （一）章节内容,11,根据实际地形、地貌和系统具体情况，选择合适天线、架设条件及射频系统的配置,主要根据用户要求、电磁波覆盖范围、传输方式（如点对点、一点对多点、区域覆盖（室内和室外）或是几种形式组合等情况。）和距离选取合适的天线及架设条件，室内尽可能保证视距传播，按其方向图有效覆盖。室外除尽可能保证无阻挡视距传播，按其方向图有效覆盖外，还要尽可能保证理想架高条件以减小地面对传播的影响。此外可根据系统具体情况合理选取BOOSTER（双向放大器）来保证系统性能。有关细节在后续的相关内容

11、中介绍。,3.1 （一）章节内容,12,天线安装架设中注意事项及防雷安装要求,1）一般机械安装配有对应的附件和说明书。 2）尽可能远离地面，理想架高和视距传播。 3）极化一致。 4）天线方向对准，目测、借助仪表和设备或系统。 5）避雷器及防雷安装。 避雷器主要指标： 1)工作频率范围：DC-3GHz 2)接口： N-50J/K 3)电压驻波比： 1.4 4)插入损耗： 0.4dB 5)最大承受功率： 36W （25C时） 6）绝缘电阻： 50M (DC :100V) 7)DC放电电压： 150V20% 8)起始脉冲放电电压： 700V （1KV/s) 9)额定脉冲放电： 10ka 8/20 s 5次 10）接地方式： 外壳或螺丝接大地,3.1 （一）章节内容,13,天线安装架设中注意事项及防雷安装要求,避雷器安装注意事项： 除连接牢靠外，关键是接地良好，即和大地连接良好。一般天线防雷多采用直接接地方式。建筑物中应找到其接地端，如