品保部培訓(xùn)幻燈片--天線知識教程(2011)

1、2011 年年1月月天線事業(yè)部品保部天線事業(yè)部品保部目錄目錄第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識第二章第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線輻射電磁波的基本原理第三章第三章 天線傳輸線的概念介紹天線傳輸線的概念介紹第四章第四章 基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 超短波的基本知識超短波的基本知識第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識1、無線電波的基本知識、無線電波的基本知識1、1 無線電波的概念無線電波的概念:無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又

2、都垂電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向。直于傳播方向。第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無線電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用無線電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用公里秒表示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：公里秒表示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：/ /（）1/21/2，式中，式中為傳播媒質(zhì)的相對介電常數(shù)。為傳播媒質(zhì)的相對介電常數(shù)。無線電波無線電波類似一個類似一個池塘上的波紋，在傳池塘上的波紋，在傳播時波會減弱播時波會減弱。第一章第一章 無線電波和超短

3、波的基本知識無線電波和超短波的基本知識電磁波的傳播電磁波的傳播電場電場電場電場電場電場振子振子磁場磁場磁場磁場電波傳輸方向電波傳輸方向第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識無線電波的波長、頻率和傳播速度的關(guān)系：無線電波的波長、頻率和傳播速度的關(guān)系：可用式可用式 / / 表示。在公式中，為速度，表示。在公式中，為速度，單位為米單位為米/ /秒；秒； 為頻率，單位為赫茲；為頻率，單位為赫茲；為波長，單為波長，單位為米。由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無線電波位為米。由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質(zhì)中傳播時，速度是不同的，因此波長也不在不同的媒質(zhì)中傳播

4、時，速度是不同的，因此波長也不一樣。一樣。波長波長第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波在空間傳播時，其電場方無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。稱為無線電波的極化。第一章 無線電波和超短波的基本知識什么是天線？什么是天線？把從導(dǎo)線上傳下來的電信號做為無線電把從導(dǎo)線上傳下來的電信號做為無線電波發(fā)射到空間波發(fā)射到空間.收集無線電波并產(chǎn)生電信號收集無線電波并產(chǎn)生電信號B Bl la a h h b la hb la hb lah第一章 無線電波和超

5、短波的基本知識1.3 天線的極化天線的極化天線輻射的電磁場的電場方向就是天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向天線的極化方向垂直極化垂直極化水平極化水平極化+ 45度傾斜的極化度傾斜的極化- 45度傾斜的度傾斜的極化極化第一章 無線電波和超短波的基本知識雙極化天線雙極化天線兩個天線為一個整體，傳輸兩個獨(dú)立的兩個天線為一個整體，傳輸兩個獨(dú)立的波。波。V/H (垂直垂直/水平水平)傾斜傾斜 (+/- 45)第一章 無線電波和超短波的基本知識1.4 圓極化波圓極化波如果電波在傳播過程中電場的方如果電波在傳播過程中電場的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波。旋向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波。旋轉(zhuǎn)過程中，

6、如果電場的幅度，即大小轉(zhuǎn)過程中，如果電場的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波。保持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時針方向旋轉(zhuǎn)的叫向傳播方向看去順時針方向旋轉(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時針方向旋轉(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時針方向旋轉(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波。做左旋圓極化波。 垂直極化波要用具有垂直極化特垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收，水平極化波要用具性的天線來接收，水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收。有水平極化特性的天線來接收。 右旋圓極化波要用具有右旋圓極右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收；而左旋圓極化化特性的天線來接收；而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特

7、性的天線來波要用具有左旋圓極化特性的天線來接收。當(dāng)來波的極化方向與接收天線接收。當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，在接收過程中的極化方向不一致時，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失。通常都要產(chǎn)生極化損失。第一章 無線電波和超短波的基本知識1.5 極化損失極化損失當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，在接收過程中通常化方向不一致時，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時，都要產(chǎn)化天線接收任一圓極化波時，都要產(chǎn)生分貝的極化

8、損失，即只能接收到生分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；來波的一半能量； 當(dāng)接收天線的極化方向（例如水當(dāng)接收天線的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來波的極化方向平或右旋圓極化）與來波的極化方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時，接收天線也就完全接收不到來交時，接收天線也就完全接收不到來波的能量，這時稱來波與接收天線極波的能量，這時稱來波與接收天線極化是隔離的?；歉綦x的。第一章 無線電波和超短波的基本知識1.6 (極化極化)隔離隔離隔離代表饋送到一種極化的信號在另外隔離代表饋送到一種極化的信號在另外一種極化中出現(xiàn)的比例一種極化中出現(xiàn)的比例 1000m

9、W (即即1W)1mW在這種情況下的隔離為在這種情況下的隔離為10log(1000mW/1mW) = 30dB第一章 無線電波和超短波的基本知識 第二節(jié)第二節(jié) 超短波超短波的基本知識的基本知識第一章 無線電波和超短波的基本知識2 2 超短波的傳播超短波的傳播無線電波的波長不同，傳播特?zé)o線電波的波長不同，傳播特點(diǎn)也不完全相同。目前點(diǎn)也不完全相同。目前GSMGSM和和CDMACDMA移動通信使用的頻段都屬于移動通信使用的頻段都屬于UHFUHF（特（特高頻）超短波段，其高端屬于微波。高頻）超短波段，其高端屬于微波。 2.1 2.1 超短波和微波的視距傳播超短波和微波的視距傳播 超短波和微波的頻率很高

10、，波超短波和微波的頻率很高，波長較短，它的地面波衰減很快。因長較短，它的地面波衰減很快。因此也不能依靠地面波作較遠(yuǎn)距離的此也不能依靠地面波作較遠(yuǎn)距離的傳播，它主要是由空間波來傳播的。傳播，它主要是由空間波來傳播的。第一章 無線電波和超短波的基本知識直視距離和發(fā)射天線以直視距離和發(fā)射天線以及接收天線的高度有關(guān)系，及接收天線的高度有關(guān)系，并受到地球曲率半徑的影并受到地球曲率半徑的影響。由簡單的幾何關(guān)系式響。由簡單的幾何關(guān)系式可知可知 AB3.57( HT 1/21/2 +HR 1/2 1/2 )(公里公里) BARTRRO接收天線高HR發(fā)射天線高HT第一章 無線電波和超短波的基本知識2.2 2.2

11、 電波的多徑傳播電波的多徑傳播電波除了直接傳播外，遇到障礙電波除了直接傳播外，遇到障礙物，例如，山丘、森林、地面或樓物，例如，山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物，還會產(chǎn)生反射。房等高大建筑物，還會產(chǎn)生反射。因此，到達(dá)接收天線的超短波不僅因此，到達(dá)接收天線的超短波不僅有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象就叫多徑傳輸。就叫多徑傳輸。 由于多途徑傳播使得信號場強(qiáng)由于多途徑傳播使得信號場強(qiáng)分布相當(dāng)復(fù)雜，波動很大；也由于分布相當(dāng)復(fù)雜，波動很大；也由于多徑傳輸?shù)挠绊?，會使電波的極化多徑傳輸?shù)挠绊?，會使電波的極化方向發(fā)生變化，因此，有的地方信方向發(fā)生變化，因此，有的地方信號場強(qiáng)增強(qiáng)，

12、有的地方信號場強(qiáng)減號場強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號場強(qiáng)減弱。另外，不同的障礙物對電波的弱。另外，不同的障礙物對電波的反射能力也不同。反射能力也不同。第一章 無線電波和超短波的基本知識 多徑傳播與多徑傳播與反射反射第一章 無線電波和超短波的基本知識用分集接收改善用分集接收改善信號電平信號電平第一章 無線電波和超短波的基本知識2.2. 電波的繞射傳播電波的繞射傳播電波在傳播途徑上遇到障礙物時，電波在傳播途徑上遇到障礙物時，總是力圖繞過障礙物，再向前傳播。這總是力圖繞過障礙物，再向前傳播。這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。超短波的繞射種現(xiàn)象叫做電波的繞射。超短波的繞射能力較弱，在高大建筑物后面會形成所能力較弱，在高大

13、建筑物后面會形成所謂的謂的“陰影區(qū)陰影區(qū)”。信號質(zhì)量受到影響的程度不僅和接信號質(zhì)量受到影響的程度不僅和接收天線距建筑物的距離及建筑物的高度收天線距建筑物的距離及建筑物的高度有關(guān)，還和頻率有關(guān)。有關(guān)，還和頻率有關(guān)。也就是說，頻率越高，建筑物越高、也就是說，頻率越高，建筑物越高、越近，影響越大。相反，頻率越低，建越近，影響越大。相反，頻率越低，建筑物越矮、越遠(yuǎn)，影響越小。筑物越矮、越遠(yuǎn)，影響越小。 因此，架設(shè)天線選擇基站場地時，因此，架設(shè)天線選擇基站場地時，必須按上述原則來考慮對繞射傳播可能必須按上述原則來考慮對繞射傳播可能產(chǎn)生的各種不利因素，并努力加以避免。產(chǎn)生的各種不利因素，并努力加以避免。問

14、題無線電波的概念是什么？無線電波的概念是什么？無線電波的波長、頻率和傳播速度無線電波的波長、頻率和傳播速度的關(guān)系？的關(guān)系？解釋無線電波的繞射現(xiàn)象？解釋無線電波的繞射現(xiàn)象？水平極化波和垂直極化波的區(qū)別是水平極化波和垂直極化波的區(qū)別是什么？（請圖示）什么？（請圖示）解答無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向同時這兩者又都垂直于傳播方向。可用式可用式 / / 表示。在公式中，為表示。在公式中，為速度，單位為米速度，單位為米/ /秒；秒； 為頻率，單位為為頻率，單位為赫

15、芝；赫芝；為波長，單位為米。由上述關(guān)系為波長，單位為米。由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質(zhì)中傳播時，速度是不同的，因此波的媒質(zhì)中傳播時，速度是不同的，因此波長也不一樣。長也不一樣。電波在傳播途徑上遇到障礙物時，總是力電波在傳播途徑上遇到障礙物時，總是力圖繞過障礙物，再向前傳播。這種現(xiàn)象叫圖繞過障礙物，再向前傳播。這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。做電波的繞射。解答無線電波在空間傳播時，其電場方向無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場方為無線電波的極化。無線電

16、波的電場方向稱為電波的極化方向。如果電波的電向稱為電波的極化方向。如果電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場方向與地面平極化波。如果電波的電場方向與地面平行，則稱它為水平極化波行，則稱它為水平極化波。小結(jié) 本章介紹了無線電波和超短波的本章介紹了無線電波和超短波的基本知識，其中主要包括的內(nèi)容基本知識，其中主要包括的內(nèi)容有：無線電波的概念、無線電波有：無線電波的概念、無線電波的極化、天線的概念、天線的極的極化、天線的概念、天線的極化、圓極化波、極化損失、極化化、圓極化波、極化損失、極化隔離、超短波和微波的視距傳播、隔離、超短波和微波的視距

17、傳播、電波的多徑傳播、電波的繞射傳電波的多徑傳播、電波的繞射傳播等方面的內(nèi)容。播等方面的內(nèi)容。 通過對本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該對無線通過對本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該對無線電波和超短波的特性有一定的了電波和超短波的特性有一定的了解，掌握這部分和天線相關(guān)的知解，掌握這部分和天線相關(guān)的知識。同時，通過課后習(xí)題的學(xué)習(xí)，識。同時，通過課后習(xí)題的學(xué)習(xí)，可以對這部分的知識加以鞏固?？梢詫@部分的知識加以鞏固。課程內(nèi)容第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識第二章第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線輻射電磁波的基本原理第三章第三章 天線傳輸線的概念介紹天線傳輸線的概念介紹第四章第四章 基站天饋系統(tǒng)基站

18、天饋系統(tǒng)第二章 天線輻射電磁波的基本原理導(dǎo)線載有交變電流時，就可以形成電導(dǎo)線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長短和磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長短和形狀有關(guān)形狀有關(guān). 當(dāng)導(dǎo)線的長度增大到可與波長相比擬當(dāng)導(dǎo)線的長度增大到可與波長相比擬時，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能時，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子輻射的直導(dǎo)線稱為振子。 第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線可視為一個四端天線可視為一個四端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)第二章 天線輻射電磁波的基本原理同軸線變化同軸線變化為天線為天線第二章 天線

19、輻射電磁波的基本原理2.1 對稱振子（半波振子）對稱振子（半波振子）兩臂長度相等的振子叫做對稱振兩臂長度相等的振子叫做對稱振子，也叫半波振子。子，也叫半波振子。振子振子1/2波長波長1/4波長波長1/4波長波長1/2波長波長波長波長一個一個1/2波長的對稱振子波長的對稱振子 在在800MHz 約約 200mm長長 400MHz 約約 400mm 長長第二章 天線輻射電磁波的基本原理對稱振子上對稱振子上的場分布的場分布第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.2 2.2 天線的輸入阻抗天線的輸入阻抗天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號電壓與信號電流之比，端感應(yīng)的信號

20、電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗有電稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會減少從天線進(jìn)入饋線的有效信分量會減少從天線進(jìn)入饋線的有效信號功率。因此，必須使電抗分量盡可號功率。因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。 輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長有關(guān)，基本半波振子，即由中間對長有關(guān)，基本半波振子，即由中間對稱饋電的半波長導(dǎo)線，其輸入阻抗為稱饋電的半波長導(dǎo)線，其輸入阻抗為（73.173.142.542.5）歐姆。）歐姆。第二章 天線輻射電磁

21、波的基本原理2.3 2.3 天線的方向性天線的方向性天線的方向性是指天線向一定天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對于接方向輻射電磁波的能力。對于接收天線而言，方向性表示天線對收天線而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有的接不同方向傳來的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示線通常用方向圖來表示. .方向圖可用來說明天線在空間方向圖可用來說明天線在空間各個方向上所具有的發(fā)射或接收各個方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力電磁波的能力。第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線方天線方向圖向圖第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.4

22、天線的工作頻率范圍天線的工作頻率范圍(帶寬帶寬)無論是發(fā)射天線還是接收天線，無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的，通常，工作在中心頻率時天線所能輸通常，工作在中心頻率時天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時它所送的功率最大，偏離中心頻率時它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。線的頻率帶寬。有幾種不同的定義：有幾種不同的定義： 一種是指天線增益下降三分貝時一種是指天線增益下降三分貝時的頻帶寬度；的頻帶寬度； 另一種是指在規(guī)定的駐波比下天另一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。線的工作頻帶寬

23、度。 第二章 天線輻射電磁波的基本原理當(dāng)天線的工作波長不是最佳時天線性當(dāng)天線的工作波長不是最佳時天線性能要下降能要下降在天線工作頻帶內(nèi)在天線工作頻帶內(nèi),天線性能下降不多天線性能下降不多,仍然是可以接受的仍然是可以接受的。在在 850MHz 1/2 波長振子最波長振子最佳佳在在 890MHz天線振子天線振子在在820MHz在在 820 MHz 1/2 波長波長 為為 180mm, 在在890 MHz 為為 170mm 175mm對對 850MHz 將是最佳的將是最佳的該天線的頻帶寬度該天線的頻帶寬度 = 890 - 820 = 70MHz第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.5 天線的功能天線的功

24、能: 控制輻控制輻射能量的去向射能量的去向 在地平面上，為了把信號集中到所在地平面上，為了把信號集中到所需要的地方，要求把需要的地方，要求把“面包圈面包圈” 壓成壓成扁平的扁平的。側(cè)視側(cè)視頂視頂視第二章 天線輻射電磁波的基本原理對對 稱稱 振振 子子 組組 陣陣 能能 夠夠 控控 制制 輻輻 射射 能能 構(gòu)構(gòu) 成成 “ 扁扁 平平 的的 面面 包包 圈圈 ”在這兒增益在這兒增益= 10log(4mW/1mW) = 6dBd 更加集中的信號更加集中的信號在陣中有在陣中有4個對稱振子個對稱振子 在接收機(jī)中就在接收機(jī)中就有4 mW功率功率一個對稱臺振子一個對稱臺振子假設(shè)在接收機(jī)中假設(shè)在接收機(jī)中有1m

25、W功率功率 第二章 天線輻射電磁波的基本原理利用反射板可把輻射能控制利用反射板可把輻射能控制聚焦到一個方向聚焦到一個方向反射面放在陣列的一邊構(gòu)成反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線在我們的在我們的“扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線”中，反射面把功率聚焦到一個方向進(jìn)一步提高了增益中，反射面把功率聚焦到一個方向進(jìn)一步提高了增益這里這里, “扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線” 與單個對稱振子相比的增益為與單個對稱振子相比的增益為10log(8mW/1mW) = 9dBd “全向陣全向陣” 例如在接收機(jī)中為例如在接收機(jī)中為4mW功率功率 “扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線 ”將在接收機(jī)中有將在接收機(jī)中有8mW功率

26、功率 (頂視)天線天線第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.6 dBd 和和 dBi的區(qū)別的區(qū)別一個單一對稱振子一個單一對稱振子dipole具具有面包圈形的方向圖輻射有面包圈形的方向圖輻射 一個各向同性一個各向同性isotropic的的輻射器在所有方向具有相輻射器在所有方向具有相同的輻射同的輻射一個天線與對稱振子相比較的增益一個天線與對稱振子相比較的增益用用“dBd”表示表示一個天線與各向同性輻射器相比較的增一個天線與各向同性輻射器相比較的增益用益用“dBi”表示表示例如例如: 3dBd = 5.17dBi2.17dB 對稱振子的增益為對稱振子的增益為2.17dB 第二章 天線輻射電磁波的基本原

27、理2.7 前后比前后比方向圖中，前后瓣最大電平之比稱方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。為前后比。前向功率前向功率后向功率后向功率以以dB表示的前后比表示的前后比 = 10 log 典型值為典型值為 25dB 左右左右目的是有一個盡可能小的反向功率目的是有一個盡可能小的反向功率(前向功率前向功率)(反向功率反向功率)第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.8 波束寬度波束寬度120 (eg)峰值峰值 - 10dB點(diǎn)點(diǎn) - 10dB點(diǎn)點(diǎn)60 (eg)峰值峰值 - 3dB點(diǎn)點(diǎn) - 3dB點(diǎn)點(diǎn)15 (eg)PeakPeak - 3dBPeak - 3dB32 (eg)PeakPeak - 10dBP

28、eak - 10dB俯仰面即垂直面方向圖3dB 波束寬度波束寬度方位即水平面方向圖10dB 波束寬度波束寬度第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.9 天線增益與方向圖的關(guān)系天線增益與方向圖的關(guān)系一般說來，天線的主瓣波束寬度越一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益窄，天線增益G越高。當(dāng)旁瓣電平及前越高。當(dāng)旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示后比正常的情況下，可用下式近似表示計算時要換算成dB值）為天線增益（為倍數(shù)，計算時要換算成dB值）， 為垂直半功率角，為水平半功率角。G =32600/( ) a其中，其中，Ga為天線增益（為倍數(shù)，計算時要換算成為天線增益（為倍數(shù)，計算時要換算成d

29、B值）值）為垂直半功率角，為垂直半功率角，為水平半功率角。為水平半功率角。第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線增益與方向圖半功率波瓣天線增益與方向圖半功率波瓣寬度關(guān)系曲線寬度關(guān)系曲線第二章 天線輻射電磁波的基本原理方向圖旁方向圖旁瓣顯示瓣顯示上旁瓣抑制上旁瓣抑制下旁瓣抑制下旁瓣抑制第二章 天線輻射電磁波的基本原理全向天線增益與垂直波瓣寬全向天線增益與垂直波瓣寬度度第二章 天線輻射電磁波的基本原理9dBd全向天線全向天線第二章 天線輻射電磁波的基本原理板狀天線增益與水平波瓣寬板狀天線增益與水平波瓣寬度度90 180 360 半功率波瓣寬度半功率波瓣寬度半波振子半波振子帶反射板的半波振子帶反射板的

30、半波振子帶反射板的兩個半波振子帶反射板的兩個半波振子以半波振子以半波振子為參考的增益為參考的增益0dBd3dBd6dBd理論輻射圖理論輻射圖第二章 天線輻射電磁波的基本原理2.10天線波束的下傾天線波束的下傾為使波束指向朝向地面為使波束指向朝向地面無下傾無下傾電下傾電下傾機(jī)械下傾機(jī)械下傾第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線波束下傾天線波束下傾的演示的演示第二章 天線輻射電磁波的基本原理波束下傾波束下傾用于用于 ：控制覆蓋、減小交調(diào)控制覆蓋、減小交調(diào)兩種方法兩種方法:機(jī)械下傾、電下傾機(jī)械下傾、電下傾第二章 天線輻射電磁波的基本原理電下傾電下傾的產(chǎn)生的產(chǎn)生無下傾時無下傾時在饋電網(wǎng)絡(luò)中在饋電網(wǎng)絡(luò)中路

31、徑長度相等路徑長度相等有下傾時有下傾時在饋電網(wǎng)絡(luò)中在饋電網(wǎng)絡(luò)中路徑長度不相等路徑長度不相等第二章 天線輻射電磁波的基本原理電下傾情況下的波束覆蓋電下傾情況下的波束覆蓋無下傾無下傾電下傾電下傾第二章 天線輻射電磁波的基本原理機(jī)械下傾情況下的波束覆蓋機(jī)械下傾情況下的波束覆蓋無下傾無下傾機(jī)械下傾機(jī)械下傾第二章 天線輻射電磁波的基本原理下傾方法的比較下傾方法的比較10電下傾電下傾10機(jī)械下傾機(jī)械下傾6 電下傾電下傾+ 4 機(jī)械下傾機(jī)械下傾第二章 天線輻射電磁波的基本原理如何實(shí)現(xiàn)可變電下傾如何實(shí)現(xiàn)可變電下傾問題輸入阻抗的定義是什么？輸入阻抗的定義是什么？波束下傾有哪兩種方法？波束下傾有哪兩種方法？增益的

32、概念是什么？增益的概念是什么？dBd與與dBi的區(qū)別是什么？的區(qū)別是什么？解答(天線和饋線的連接端，即天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號電壓饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號電壓與信號電流之比，稱為天線與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。的輸入阻抗。(分為機(jī)械下傾和電下傾兩分為機(jī)械下傾和電下傾兩種情況種情況(增益是指在輸入功率相等增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場強(qiáng)的平方之比，所產(chǎn)生的場強(qiáng)的平方之比，即功率之比。即功率之比。(一個天線與對稱振子相比一個天線與對稱振子相比較的增益、用較的增益、用“dBd”表示

33、。表示。一個天線與各向同性輻射器一個天線與各向同性輻射器相比較的增益、用相比較的增益、用“dBi”表表示。例如示。例如: 3dBd = 5.17dBi小結(jié) 本章介紹了天線輻射電磁波方面的本章介紹了天線輻射電磁波方面的基本知識，其中主要包括的內(nèi)容有：基本知識，其中主要包括的內(nèi)容有：對稱振子、天線的輸入阻抗、天線對稱振子、天線的輸入阻抗、天線的方向性、天線的工作頻率范圍、的方向性、天線的工作頻率范圍、天線的功能、前后比、波瓣寬度、天線的功能、前后比、波瓣寬度、天線增益與方向圖的關(guān)系、波束下天線增益與方向圖的關(guān)系、波束下傾和傾和dbd與與dbi的區(qū)別等方面的內(nèi)容。的區(qū)別等方面的內(nèi)容。 通過對本章的學(xué)

34、習(xí)，應(yīng)該對天線輻通過對本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該對天線輻射電磁波方面的知識有一定的了解，射電磁波方面的知識有一定的了解，掌握這部分和天線相關(guān)的知識。同掌握這部分和天線相關(guān)的知識。同時，通過課后習(xí)題的學(xué)習(xí)，可以對時，通過課后習(xí)題的學(xué)習(xí)，可以對這部分的知識加以鞏固。這部分的知識加以鞏固。課程內(nèi)容第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識第二章第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線輻射電磁波的基本原理第三章第三章 天線傳輸線的概念介紹天線傳輸線的概念介紹第四章第四章 基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)第三章 無線傳輸線的概念介紹連接天線和發(fā)射（或接收）機(jī)輸連接天線和發(fā)射（或接收）機(jī)輸出（或輸入）端

35、的導(dǎo)線稱為傳輸線或出（或輸入）端的導(dǎo)線稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號能量。因此它應(yīng)能將天線接收輸信號能量。因此它應(yīng)能將天線接收的信號以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸?shù)男盘栆宰钚〉膿p耗傳送到接收機(jī)輸入端，或?qū)l(fā)射機(jī)發(fā)出的信號以最小入端，或?qū)l(fā)射機(jī)發(fā)出的信號以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，同的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，同時它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信時它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號。這樣，就要求傳輸線必須屏蔽或號。這樣，就要求傳輸線必須屏蔽或平衡。平衡。當(dāng)傳輸線的幾何長度等于或大于當(dāng)傳輸線的幾何長度等于或大于所傳送信號的波長時就叫做長傳輸線，

36、所傳送信號的波長時就叫做長傳輸線，簡稱長線。簡稱長線。第三章 無線傳輸線的概念介紹3.1 3.1 傳輸線的種類傳輸線的種類超短波段的傳輸線一般有兩種：超短波段的傳輸線一般有兩種：平行線傳輸線和同軸電纜傳輸線平行線傳輸線和同軸電纜傳輸線（微波傳輸線有波導(dǎo)和微帶等）。（微波傳輸線有波導(dǎo)和微帶等）。平行線傳輸線通常由兩根平行平行線傳輸線通常由兩根平行的導(dǎo)線組成。它是對稱式或平衡式的導(dǎo)線組成。它是對稱式或平衡式的傳輸線。這種饋線損耗大，不能的傳輸線。這種饋線損耗大，不能用于用于UHFUHF頻段。頻段。同軸電纜傳輸線的兩根導(dǎo)線為同軸電纜傳輸線的兩根導(dǎo)線為芯線和屏蔽銅網(wǎng)，因銅網(wǎng)接地，兩芯線和屏蔽銅網(wǎng)，因銅

37、網(wǎng)接地，兩根導(dǎo)體對地不對稱，因此叫做不對根導(dǎo)體對地不對稱，因此叫做不對稱式或不平衡式傳輸線。稱式或不平衡式傳輸線。第三章 無線傳輸線的概念介紹3.2 3.2 傳輸線的特性阻抗傳輸線的特性阻抗無限長傳輸線上各點(diǎn)電壓與電流無限長傳輸線上各點(diǎn)電壓與電流的比值等于特性阻抗，用符號。的比值等于特性阻抗，用符號。表示。表示。同軸電纜的特性阻抗同軸電纜的特性阻抗 。138/138/r r 1/21/2 log(D/d)log(D/d)歐姆。歐姆。 通常。通常。=50=50歐姆歐姆/ /或或7575歐姆歐姆 在公式中，在公式中，D D為同軸電纜外導(dǎo)體銅為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑；網(wǎng)內(nèi)徑； d d為其芯線外徑；為

38、其芯線外徑； r r為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對介電常數(shù)。的相對介電常數(shù)。第三章 無線傳輸線的概念介紹3.3 3.3 饋線衰減常數(shù)饋線衰減常數(shù)信號在饋線里傳輸，除有導(dǎo)體信號在饋線里傳輸，除有導(dǎo)體的電阻損耗外，還有絕緣材料的的電阻損耗外，還有絕緣材料的介質(zhì)損耗。這兩種損耗隨饋線長介質(zhì)損耗。這兩種損耗隨饋線長度的增加和工作頻率的提高而增度的增加和工作頻率的提高而增加。因此，應(yīng)合理布局盡量縮短加。因此，應(yīng)合理布局盡量縮短饋線長度。損耗的大小用衰減常饋線長度。損耗的大小用衰減常數(shù)表示。單位用分貝（數(shù)表示。單位用分貝（dBdB）米）米或分貝百米表示?；蚍重惏倜妆硎?。 這里順便再說明一下分貝這里

39、順便再說明一下分貝的概念，當(dāng)輸入功率為。輸出的概念，當(dāng)輸入功率為。輸出功率為時，傳輸損耗可用功率為時，傳輸損耗可用表表示，示，(dB)(dB)1010log(log(。/ /)()(分貝分貝) )。第三章 無線傳輸線的概念介紹3.4 3.4 匹配的概念匹配的概念什么叫匹配？我們可簡單地什么叫匹配？我們可簡單地認(rèn)為，饋線終端所接負(fù)載阻抗認(rèn)為，饋線終端所接負(fù)載阻抗等于饋線特性阻抗。時，稱為等于饋線特性阻抗。時，稱為饋線終端是匹配連接的。饋線終端是匹配連接的。在實(shí)際工作中，天線的輸入在實(shí)際工作中，天線的輸入阻抗還會受周圍物體存在和雜散阻抗還會受周圍物體存在和雜散電容的影響。為了使饋線與天線電容的影響

40、。為了使饋線與天線嚴(yán)格匹配，在架設(shè)天線時還需要嚴(yán)格匹配，在架設(shè)天線時還需要通過測量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的結(jié)通過測量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的結(jié)構(gòu)，或加裝匹配裝置。構(gòu)，或加裝匹配裝置。第三章 無線傳輸線的概念介紹匹配和失配匹配和失配例例要獲得良好的電性能阻抗必須匹配要獲得良好的電性能阻抗必須匹配電纜電纜 50 ohms 天線天線 50 ohms 80 ohms第三章 無線傳輸線的概念介紹3.5 反射損耗反射損耗當(dāng)饋線和天線匹配時，高頻能量全部當(dāng)饋線和天線匹配時，高頻能量全部被負(fù)載吸收，饋線上只有入射波，沒有被負(fù)載吸收，饋線上只有入射波，沒有反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁ǎ伨€上反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁?，饋線上

41、各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點(diǎn)各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗的阻抗都等于它的特性阻抗. .而當(dāng)天線和而當(dāng)天線和饋線不匹配時，也就是天線阻抗不等于饋線不匹配時，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時，負(fù)載就不能全部將饋饋線特性阻抗時，負(fù)載就不能全部將饋線上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只能吸收線上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回部分能量。入射波的一部分能量反射回來形成反射波。來形成反射波。9.5 W80 ohms50 ohms朝前朝前: 10W返回返回: 0.5W第三章 無線傳輸線的概念介紹3.6 3.6 饋線和天線的電壓駐波比饋線和天線的電壓

42、駐波比在不匹配的情況下在不匹配的情況下, ,饋線上同時存在入饋線上同時存在入射波和反射波。射波和反射波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。數(shù)。 反射波幅度反射波幅度 （。）。） 反射系數(shù)反射系數(shù) 入射波幅度入射波幅度 （。）。） 駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比(VSWR)(VSWR) 駐波波腹電壓幅度最大駐波波腹電壓幅度最大值值max |max |（1+1+）| | 駐波系數(shù)駐波系數(shù)- 駐波波節(jié)電壓輻度最小駐波波節(jié)電壓輻度最小值值min |min |（1-1-）| | 第三章

43、 無線傳輸線的概念介紹駐波比、反射損耗和駐波比、反射損耗和反射系數(shù)反射系數(shù)第三章 無線傳輸線的概念介紹3.7 3.7 平衡裝置平衡裝置電源、負(fù)載和傳輸線，根據(jù)它們對地電源、負(fù)載和傳輸線，根據(jù)它們對地的關(guān)系，都可以分成平衡和不平衡兩類。的關(guān)系，都可以分成平衡和不平衡兩類。若電源兩端與地之間的電壓大小相等，極若電源兩端與地之間的電壓大小相等，極性相反，就稱為平衡電源，否則稱為不平性相反，就稱為平衡電源，否則稱為不平衡電源；衡電源；與此相似，若負(fù)載兩端或傳輸線兩導(dǎo)與此相似，若負(fù)載兩端或傳輸線兩導(dǎo)體與地之間阻抗相同，則稱為平衡負(fù)載或體與地之間阻抗相同，則稱為平衡負(fù)載或平衡（饋線）傳輸線，否則為不平衡負(fù)

44、載平衡（饋線）傳輸線，否則為不平衡負(fù)載或不平衡（饋線）傳輸線?；虿黄胶猓伨€）傳輸線。第三章 無線傳輸線的概念介紹二分之一波長平衡變換器二分之一波長平衡變換器又稱又稱“”形平衡變換器，它用于形平衡變換器，它用于不平衡饋線與平衡負(fù)載連接時的平衡變不平衡饋線與平衡負(fù)載連接時的平衡變換，并有阻抗變換作用。換，并有阻抗變換作用。 /2RL/2RL/2-+第三章 無線傳輸線的概念介紹四分之一波長四分之一波長平衡平衡- -不不平衡變換器平衡變換器利用利用四分之一波長短路四分之一波長短路傳輸線終端傳輸線終端為高頻開路的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)天線平衡輸入為高頻開路的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)天線平衡輸入端口與同軸饋線不平衡輸出端口之間端口與

45、同軸饋線不平衡輸出端口之間的的平衡平衡不不平衡變換平衡變換. .000ZltgjZltgjZZZZLLin1/4波長波長問題匹配的概念是什么？匹配的概念是什么？長線傳輸?shù)亩x是什么？長線傳輸?shù)亩x是什么？二分之一波長平衡變換器的二分之一波長平衡變換器的概念是什么？概念是什么？請簡答傳輸線的特性阻抗？請簡答傳輸線的特性阻抗？解答U 我們可簡單地認(rèn)為，饋線終端所接負(fù)載阻抗我們可簡單地認(rèn)為，饋線終端所接負(fù)載阻抗等于饋線特性阻抗。時，稱為饋線終等于饋線特性阻抗。時，稱為饋線終端是匹配連接的。端是匹配連接的。U 當(dāng)傳輸線的幾何長度等于或大于所傳送信號當(dāng)傳輸線的幾何長度等于或大于所傳送信號的波長時就叫做長

46、傳輸線，簡稱長線。的波長時就叫做長傳輸線，簡稱長線。U 又稱又稱“”形平衡變換器，它用于不平衡饋形平衡變換器，它用于不平衡饋線與平衡負(fù)載連接時的平衡變換，并有阻抗線與平衡負(fù)載連接時的平衡變換，并有阻抗變換作用。變換作用。U 無限長傳輸線上各點(diǎn)電壓與電流的比值等于無限長傳輸線上各點(diǎn)電壓與電流的比值等于特性阻抗，用符號。表示。同軸電纜的特特性阻抗，用符號。表示。同軸電纜的特性阻抗。性阻抗。138/138/r r 1/21/2 log(D/d)log(D/d)歐歐姆。通常。姆。通常。=50=50歐姆歐姆/ /或或7575歐姆（在公式中：歐姆（在公式中：D D為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑；為同軸電纜外導(dǎo)體

47、銅網(wǎng)內(nèi)徑； d d為其芯線外徑；為其芯線外徑；r r為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對介電常數(shù)。）的相對介電常數(shù)。） 由上式不難看出，饋線特性阻抗與導(dǎo)體由上式不難看出，饋線特性阻抗與導(dǎo)體直徑、導(dǎo)體間距和導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)有直徑、導(dǎo)體間距和導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，與饋線長短、工作頻率以及饋線終端所關(guān)，與饋線長短、工作頻率以及饋線終端所接負(fù)載阻抗大小無關(guān)。接負(fù)載阻抗大小無關(guān)。小結(jié) 本章介紹了天線的傳輸線方面的基本章介紹了天線的傳輸線方面的基本知識，其中主要包括的內(nèi)容有：本知識，其中主要包括的內(nèi)容有：天線傳輸線的種類、傳輸線的阻抗天線傳輸線的種類、傳輸線的阻抗特性、饋線衰減常數(shù)、匹配的概念、

48、特性、饋線衰減常數(shù)、匹配的概念、反射損耗、饋線與天線的電壓駐波反射損耗、饋線與天線的電壓駐波比、平衡裝置等方面的內(nèi)容。比、平衡裝置等方面的內(nèi)容。 通過對本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該對天線的通過對本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該對天線的傳輸線方面的知識有一定的了解，傳輸線方面的知識有一定的了解，掌握這部分和天線相關(guān)的知識。同掌握這部分和天線相關(guān)的知識。同時，通過課后習(xí)題的學(xué)習(xí)，可以對時，通過課后習(xí)題的學(xué)習(xí)，可以對這部分的知識加以鞏固。這部分的知識加以鞏固。課程內(nèi)容第一章第一章 無線電波和超短波的基本知識無線電波和超短波的基本知識第二章第二章 天線輻射電磁波的基本原理天線輻射電磁波的基本原理第三章第三章 天線傳輸線的概念介紹

49、天線傳輸線的概念介紹第四章第四章 基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)第四章 基站天饋系統(tǒng)4.1基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)示意圖示意圖8防雷保護(hù)器防雷保護(hù)器主饋線（主饋線（7/8“）5饋線卡饋線卡6走線架走線架4接地裝置接地裝置3接頭密封件接頭密封件絕緣密封膠帶，絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶絕緣膠帶1天線調(diào)節(jié)支架天線調(diào)節(jié)支架GSM/CDMA板狀天線板狀天線抱桿（抱桿（ 50114mm）2室外饋線室外饋線9室內(nèi)超柔饋線室內(nèi)超柔饋線7饋線過線窗饋線過線窗基站主設(shè)備基站主設(shè)備第四章 基站天饋系統(tǒng)CDMA基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)1天線調(diào)節(jié)支架天線調(diào)節(jié)支架用于調(diào)整天線的俯仰角度，一般調(diào)節(jié)范用于調(diào)整天線的俯仰角度，一般

50、調(diào)節(jié)范圍為：圍為：015 ；2 室外跳線室外跳線用于天線與用于天線與7/8主饋線之間的連接。常主饋線之間的連接。常用的跳線采用用的跳線采用1/2 饋線，長度一般為饋線，長度一般為3米。米。3 接頭密封件接頭密封件用于室外跳線兩端接頭（與天線和主饋用于室外跳線兩端接頭（與天線和主饋線相接）的密封。常用的材料有絕緣防水膠線相接）的密封。常用的材料有絕緣防水膠帶（帶（3M2228）和）和PVC絕緣膠帶絕緣膠帶3M33+）。）。4 接地裝置（接地裝置（7/8饋線接地件饋線接地件 ）主要是用來防雷和泄流，安裝時與主饋主要是用來防雷和泄流，安裝時與主饋線的外導(dǎo)體直接連接在一起。一般每根饋線線的外導(dǎo)體直接連

51、接在一起。一般每根饋線裝三套，分別裝在饋線的上、中、下部位，裝三套，分別裝在饋線的上、中、下部位， 接地點(diǎn)方向必須順著電流方向。接地點(diǎn)方向必須順著電流方向。第四章 基站天饋系統(tǒng)CDMA基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)5 7/8饋線卡子饋線卡子用于固定主饋線，在垂直方向，每間隔用于固定主饋線，在垂直方向，每間隔1。5米裝一個，水平方向每間隔米裝一個，水平方向每間隔1米安裝一個米安裝一個（在室內(nèi)的主饋線部分，不需要安裝卡子，（在室內(nèi)的主饋線部分，不需要安裝卡子，一般用尼龍白扎帶捆扎固定）。一般用尼龍白扎帶捆扎固定）。常用的常用的7/8卡子有兩種；雙聯(lián)和三聯(lián)。卡子有兩種；雙聯(lián)和三聯(lián)。7/8雙聯(lián)卡子可固定兩根饋線；三聯(lián)卡雙聯(lián)卡子可固定兩根饋線；三聯(lián)卡子可固定三根饋線。子可固定三根饋線。6 走線架走線架用