《天线与电波传播》PPT课件

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1、移动通信技术第8章天线与电波传播1第8章天线与电波传播内容天线的基本特性、基站天线的类型、天线的下倾、智能天线及天线的辐射功率表征电波传播衰耗特性的数字特征、OM模型概念任意地形、地物衰耗场强中值和信号中值的预测电波传播电路的计算、覆盖设计2第8章天线与电波传播重点自由空间传播衰耗OM模型及任意地形、地物情况下电波传播衰耗中值的预测系统均衡难点天线的基本特性电波传播衰耗特性的数字特征任意地形、地物情况下电波传播衰耗中值的预测3第8章天线与电波传播目的和要求了解天线的基本特性、类型掌握自由空间传输衰耗、OM模型及电波传播衰耗中值的计算方法了解电波传播电路计算48.1天线基本概念天线基本特性天线

2、的方向性指天线向一定方向辐射电磁波的能力对接收天线表示天线对来自不同方向的电波的接收能力方向图天线方向的选择性常用方向图来表示辐射方向图：以天线为球心的等半径球面上，相对场强随坐标变量θ和φ变化的图形工程设计中一般使用二维方向图无线网络优化中需使用三维方向图58.1天线基本概念二维方向图68.1天线基本概念三维方向图78.1天线基本概念波束宽度方向图中通常都有两个瓣或多个瓣其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣波束宽度：主瓣两半功率点间的夹角又称为半功率（角）波束宽度、3dB波束宽度主瓣波束宽度越窄，方向性越好，抗干扰能力越强经常考虑3dB、10dB波束宽度88.1天线基本概念波束宽度示意图

3、98.1天线基本概念前后比天线方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比前后比值越大，天线定向接收性能就越好基本半波振子天线的前后比为，对来自振子前后的相同信号电波具有相同的接收能力以dB表示的前后比=10log前向功率/反向功率典型值为25dB左右，有一个尽可能小的反向功率108.1天线基本概念天线的增益天线功率增益表示在某特定方向上能量集中能力天线增益指在相同输入功率下，天线在最大辐射方向上某点产生的辐射功率密度和将其用参考天线替代后在同一点产生的辐射功率密度之比参考天线为全方向性天线(在所有方向上辐射功率密度都均匀相同)：增益用dBi表示参考天线为半波振子天线:增益用dBd表示同一个天线用

4、dBd和dBi分别表示时的转换关系为：0dBd=2.14dBi118.1天线基本概念天线增益128.1天线基本概念天线的极化平面波按极化可分为线极化波、圆极化波（或椭圆极化波）极化是指在垂直于传播方向的波阵面上，电场强度矢量端点随时间变化的轨迹如轨迹为直线，该平面波就是线极化波线极化波可分为垂直线极化波和水平线极化波；还有±45°倾斜的极化波如轨迹为圆或椭圆，就是圆极化波或椭圆极化波138.1天线基本概念天线的极化示意图148.1天线基本概念天线的极化方向：天线辐射的电磁场的电场方向基站天线一般采用的都是垂直放置的线极化天线为改善接收性能和减少基站天线数，基站天线开始用双极化天线，既能收发水

5、平极化波，又能收发垂直极化波158.1天线基本概念天线的带宽用来描述天线处于良好的工作状态下的频率范围工作带宽可根据天线的方向图特性、输入阻抗或电压驻波比的要求确定通常带宽定义为：天线增益下降3dB时的频带宽度，或在规定的驻波比下天线的工作频带宽度在移动通信系统中：当天线的输入驻波比≤1.5时，天线的工作带宽天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降168.1天线基本概念例：天线的频带宽度=890-820=70MHz178.1天线基本概念天线的辐射特性导线载有交变电流时，可形成电磁波辐射辐射的能力与导线的长短和形状有关能产生显著辐射的直导线称为振子188.1天线基本概念天线的功能就是控制辐射能量

6、的去向一个单一的对称振子具有“面包圈”形的方向图198.1天线基本概念对称振子组阵控制辐射能量构成“扁平的面包圈”把信号集中到所需要的地方例：设一个对称振子天线在接收机中有1mW的功率，由4个对称振子构成的天线阵的接收机就有4mW的功率，天线增益为10log(4mW/1mW)=6dBd208.1天线基本概念利用反射板可把辐射能量控制聚焦到一个方向，反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线进一步提高了增益例：扇形覆盖天线与单个对称振子相比的增益为10log(8mW/1mW)=9dBd218.1天线基本概念基本电振子无限小的线电流元，即其长度L远小于波长λ基本电振子的辐射是有方向性的228.1天线基

7、本概念电对称振子最简单的天线是对称振子由两段同样粗细和长度为L的直导线构成，在天线中间的两个端点之间馈电半波振子天线长度与波长的关系可表示为2L=λ/2全波振子天线长度与波长的关系为2L=λ238.1天线基本概念几个名词对称振子：两臂长度相等的振子，每臂长度为λ/4全波对称振子：全长与波长相等的振子折合振子：将振子折合起来随着长度L的增加，方向图变得比较尖锐L≥λ/2时，除了主瓣外还有副瓣L=λ时，在垂直于振