移动通信射频工程基础知识百题答疑：器件参数篇.doc

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1、器件参数篇△31、天线的方向性系数和增益天线的方向特性可以用方向性图来描述。但以数量来表示天线辐射电磁能量的集中程度则往往是用方向性系数D。其定义是在同样激励功率时，有方向性天线在最大辐射方向远区某点的功率通量密度（单位面积上通过的电场功率，正比于电场强度的平方）与方向性天线在该点的功率通量密度之比。用于描述天线在特色方向上能量集中的程度。无方向性天线也称为全向天线，通常是指点源各向通性天线和半波振子天线，它们也是各类有方向天线用以比较的标准天线。天线增益G=其中与D分别是该天线的效率与方向性系数，

2、在移动通信频段，天线本身损耗很小，1，可以认为天线增益与天线的方向性系数在数值上是相等的。当用点源天线作为标准比较时，所得增益往往被称为天线的绝对增益，用dBi来表示；而当用半波振子作为标准时，所得增益称为天线的相对增益，用d表示，两者相差2.15dB（1.64倍）即dBi－d=2.15dB☆32、天线的有效长度天线的有效长度是指—假想天线的长度，此假想天线与它所等效的天线应满足以下关系：①假想天线的电流均匀分布，其能量（即截面积）与它所等效的实际天线的能量相等。②假想天线与它所等效的实际天线在最大

3、辐射方向有相同的场强。如图所示，以半波振子为例，其实际长度L=，而有效长度为。天线有效长度在计算天线接收的电场强度时有用。△33、天线的输入阻抗及驻波比天线的主要功能是有效地将传输线送来的高频传导电流转变成空间的电磁波，或者反过来将空间的电磁波转变成传输线中的信号功率。这种辐射的能量好比一个负载电阻上吸收的功率，此功率信号来自于馈线，因此，天线实际上是作为馈线的负载，它从馈线取得功率，变换成电磁能量，发射到空间（相当于被一个等效电阻所吸收）。只有当天线的输入阻抗与馈线相匹配时，高频电流才能以行波方式

4、传送，使传输效率最高。天线的输入阻抗不但取决于远区的辐射场，还受到近区场以及馈电点端接条件的影响，当然，还与工作频段的带宽有关。这些影响归结起来可以认为天线阻抗包括电阻部分和电抗部分。实际上影响天线输入阻抗的因素很多，计算十分复杂而且正确性差，因此工程上大多采用实际测量的方法，即把天线作为一个二端网络，测出其等效阻抗。移动通信系统中，常用的馈线特性阻抗是50，因此，常用的天线标称阻抗也都是50，一般的天线都带有阻抗变换器使其达到这一标称值来实现匹配。实际上对阻抗的偏差需要规定一个容限，其表示方法是驻

5、波比，驻波比即用来描述相对于标称值（50）的偏差程度。另一种常用的表示方式是在阻抗圆图上画出不同频率时天线阻抗的变化轨迹。驻波比也即电压驻波比，简写为VSWR，它定义为该端点上电压最大值与电压最小值之比。显然，电压最大值为入射波与反射波之复数模相加，而电压最小值为入射波与反射波之复数模相减。通常，工程上要求天线的VSWR≤1.5，个别情况要求VSWR≤1.3也是可以达到的。△34、电压驻波比及反射系数、回波损耗之换算由于天线和传输线之间的阻抗存在匹配，因此，存在反射波，反射波与入射波之比称为反射系数

6、，为一复数。电压驻波比VSWR与反射系数之间关系为：VSWR==反射系数复模的对数分贝值即回波损耗RLRL=-20log反射系数复模的平方即为反射功率比=×100%、VSWR、RL和之关系可绘制成以下曲线。如，当VSWR=1.5时，可查出=0.2，RL=14dB，而=4%☆35、主瓣、副瓣和定向天线的前后比观察天线辐射的方向性图，可以发现在360°范围内，有许多波束，我们将天线的辐射能量主要集中于内的一个波束称为主波束或主瓣。主瓣以外的所有波瓣通称副瓣或旁瓣，副瓣能量增加时，天线的定向性降低，也更易

7、受干扰。主瓣与副瓣、旁瓣之间能量突降的位置称为零点。零点是电场矢量相位变化的结果。设计合适的零点位置可以对抗干扰。与主瓣指向相差180°位置的副瓣称为背瓣或后瓣，移动通信中是将180°±30°区域内所有副瓣的最大电平定义为背瓣电平，主瓣电平与背瓣电平的比值称为前后比。在主瓣方向，与最大电平相差3dB（指左右两边）的夹角称为半功率波束宽度，通常移动通信系统中基站天线的水平面半功率波束宽度设计为65°或90°，甚至更窄而用于扇形覆盖区。☆36、何谓“极化”？麦克斯威尔电磁场理论是天线理论的基础，他所提出

8、的两个方程描述了空间电场和磁场之间的关系。说明了随时间变动的电场产生了磁场，而随时间变化的磁场同样产生了电场。因此，在交变的电磁场中，电场和磁场相互转换，不可分割，正是这种电磁场间的相互转换才形成了电磁波的传播。而电磁波传播的方向与电场方向、磁场方向三者之间形成了一个正交关系。“极化”是指电场强度矢量在空间运动的轨迹或变化的状态。通常电场强度矢量的末端在空间运动的轨迹是一个椭圆，所以我们定义这种天线的极化为椭圆极化。如果把电波传播方向制定为三维坐标的Z轴，则在与其垂直