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时间:2019-05-10
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1、天线知识------第九章移动基站天线原理与安装天线一移动基站天线的有关概念1、无线电波的基本知识2、超短波的传播3、天线辐射电磁波的基本原理4、关于传输线的几个基本概念5、典型的移动基站天线技术指标综述6、通信距离方程7、基站天馈系统8、抛物面天线简介1无线电波的基本知识1.1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,同时这两者又都垂直于传播方向。无线电波和光波一样,它的传播速度和传播媒质有关。无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用C=300000公里/秒表示。在媒质中的传播速度为:Vε=C/ε,式中ε为传播媒质的相对介电常数
2、。空气的相对介电常数与真空的相对介电常数很接近,略大于1。无线电波有点象一个池塘上的波纹,在传播时波会减弱。因此,无线电波在空气中的传播速度略小于光速,通常我们就认为它等于光速。电磁波的传播电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场可用式λ=V/f表示。式中,V为速度,单位为米/秒;f为频率,单位为赫芝;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1.2无线电波的极化无
3、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。垂直极化水平极化+45度倾斜的极化1.3天线的极化天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向-45度倾斜的极化双极化天线两个天线为一个整体V/H(垂直/水平)倾斜(+/-45°)传输两个独立的波1.4圆极化波如果电波在传播过程中电场的方向是旋转的,就叫作椭圆极化波。旋转过程中,如果电场的幅度,即大小保持不变,我们就叫它为圆极化波。向传播方向看去顺时针方向旋转的叫右
4、旋圆极化波,反时针方向旋转的叫做左旋圆极化波。垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收;水平极化波要用具有水平极化特性的天线来接收;右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接收;而左旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收。当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时,在接收过程中通常都要产生极化损失。1.5极化损失当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时,在接收过程中通常都要产生极化损失,例如:当用圆极化天线接收任一线极化波,或用线极化天线接收任一圆极化波时,都要产生3分贝的极化损失,即只能接收到来波的一半能量;当接收天线的极化方向(例如水平或右旋圆极化)与来波的极化方向
5、(相应为垂直或左旋圆极化)完全正交时,接收天线也就完全接收不到来波的能量,这时称来波与接收天线极化是隔离的。1.6(极化)隔离隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种极化中出现的比例1000mW(即1W)1mW在这种情况下的隔离为10log(1000mW/1mW)=30dB2超短波的传播无线电波的波长不同,传播特点也不完全相同。目前GSM和CDMA移动通信使用的频段都属于UHF(特高频)超短波段,其高端属于微波。2.1超短波和微波的视距传播超短波和微波的频率很高,波长较短,它的地面波衰减很快。因此也不能依靠地面波作较远距离的传播,它主要是由空间波来传播的。空间波一般只能沿直线方向传播到直
6、接可见的地方。在直视距离内超短波的传播区域习惯上称为“照明区”。在直视距离内超短波接收装置才能稳定地接收信号。直视距离和发射天线以及接收天线的高度有关系,并受到地球曲率半径的影响。由简单的几何关系式可知AB=3.57(√HT+√HR)(公里)由于大气层对超短波的折射作用,有效传播直视距离为AB=4.12(√HT+√HR)(公里)BARTRRO'接收天线高HR发射天线高HT2.2电波的多径传播电波除了直接传播外,遇到障碍物,例如,山丘、森林、地面或楼房等高大建筑物,还会产生反射。因此,到达接收天线的超短波不仅有直射波,还有反射波,这种现象就叫多径传输。由于多途径传播使得信号场强分布相当复
7、杂,波动很大;也由于多径传输的影响,会使电波的极化方向发生变化,因此,有的地方信号场强增强,有的地方信号场强减弱。另外,不同的障碍物对电波的反射能力也不同。例如:钢筋水泥建筑物对超短波的反射能力比砖墙强。我们应尽量避免多径传输效应的影响。同时可采取空间分集或极化分集的措施加以对应。多径传播与反射用分集接收改善信号电平2.3电波的绕射传播电波在传播途径上遇到障碍物时,总是力图绕过障碍物,再向前传播。这种现象叫做电波的绕射。超短波的绕射能力较弱,在
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