基站天线基础理论

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1、MOBIAntennaTechnologies(SHENZHEN)Co.,Ltd.基站天线基础理论一.天线概念将传输线中的高频电磁能转成为自由空间的电磁波将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电磁能什么是天线?传输线演变为天线1/4Wavelength1/4Wavelength1/2WavelengthDipole波长与频率的关系1800MHz：166mm900MHz：333mm公式：300/f(G)mm半波振子半波振子上的场分布１.无线电波什么叫无线电波？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

2、者又都垂直于传播方向。2.自由空间中的电磁波电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场电磁波的传播可用式λ＝Ｖ/ｆ表示。式中，Ｖ为速度，单位为米/秒；ｆ为频率，单位为赫兹；λ为波长，单位为米。由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对介电常数ε约为2.1，因此，Ｖε≈Ｃ/1.44，λε≈λ/1.44。波长无线电波的波长、频率和传播速度的关系无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电

3、波的极化方向。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。无线电波的极化V/H(Vertical/Horizontal)Slant(+/-45°)天线的输入阻抗天线馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。输入阻抗有电阻分量和电抗分量。输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率。因此，必须使电抗分量尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。Cable50ohmsAntenna50ohms反射波幅度Ｚ－Ｚ。反射系数Γ＝──────＝───────入射波幅度Ｚ

4、＋Ｚ。驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比(VSWR)驻波波腹电压幅度最大值Ｖmax（1+Γ）VSWR＝──────────────＝────驻波波节电压辐度最小值Ｖmin（1-Γ）终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系数越小，驻波系数越接近于１，匹配也就越好。反射系数、驻波系数当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载吸收，馈线上只有入射波，没有反射波。馈线上传输的是行波，馈线上各处的电压幅度相等，馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时，负载就不能全部将馈线上传

5、输的高频能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。9.5W80ohms50ohms朝前:10W返回:0.5W这里的回波损耗为10log(0.5/10)=-13dB反射(回波)损耗由此可算出回波损耗：RL＝10lg(10/0.5)=13dB功率反射系数：2＝0.5/10＝0.05电压反射系数＝0.2238驻波比定义为VSWR=(1+)/(1-)＝1.57由上面的定义可导出电压反射系数和回波损耗的关系RL=-20lg电压反射系数和驻波比VSWR的关系=(VSWR-1)/(VSWR+1)工程上如何控制、选择

6、驻波比VSWR>1时，说明输进天线的功率有一部分被反射回来，从而降低了天线的辐射功率7/8“电缆损耗5dB/100m，是在VSWR=1（全匹配）情况下测的；有了反射功率，就增大了能量损耗，从而降低了馈线向天线的输入功率VSWR越大，反射越大，匹配越差。那么，驻波比差，到底有哪些坏处？在工程上可以接受的驻波比是多少？一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的。VSWR反射功率百分比增大馈线损耗(dB)（50米馈线加跳线约2.5dB自然损耗）与完全匹配(VSWR=1)相比减小的辐射功率(dB)减小辐射功率百分比3.0

7、6.025%(1.25dB)0.92.1540%2.09.511%(0.5dB)0.360.8618%1.811.08%(0.36dB)0.310.6714%1.514.04%(0.17dB)0.190.368%1.415.52.8%(0.12dB)0.090.214.7%1.317.51.7%(0.07dB)0.060.132.9%1.221.00.8%(0.03dB)0.040.071.1%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30dB10log(100

8、0mW/1mW)=30dB1000mW(1W)1mW端口隔离度互调是指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪音信号。具有两个载波信号的互调失真频率实例频率A及B上的载波，产生如下互调