现代无线通信天线-PPT课件.ppt

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1、天线基础知识通信工程系2019年9月天线基础知识1天线2电波传播的几个基本概念3传输线的几个基本概念4基站天馈系统1天线1.1天线的作用与地位1.2对称振子1.3天线方向性的讨论1.4天线的极化1.5天线的输入阻抗Zin1.6天线的工作频率范围（频带宽度）1.7移动通信常用的基站天线、直放站天线与室内天线1.1天线的作用与地位无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、

2、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；电磁波的辐射1.2对称振子1/4波长对称振子1/4波长1/2波长1.3天线方向性的讨论1.3.1天线方向性1.3.2天线方向性增强1.3.3增益1.3.4波瓣宽度1.3.5前后比1.3.6天线增益的近似计算式1.3.7上旁瓣抑制1.3.1天线方向性发射天线的基本功能把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去把大部分能量朝所需的方向辐射立体方向图垂直面方向图水平面方向图1.3.1天线方向性方向图可以是三维的，也可以是二维的。E-平面方向图：

3、与电场方向平行，且包含最大辐射方向的平面方向图。H-平面方向图：与磁场方向平行，即与电场方向垂直，且包含最大辐射方向的平面方向图。1.3.2天线方向性增强立体方向图垂直面方向图平面反射板（垂直阵列不带平面反射板）（垂直阵列带平面反射板）全向阵扇形区覆盖1.3.3增益增益：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。半波对称振子的增益为G=2.15dBi。4个半波对称振子沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为G=8.15dBi(dBi这个单位

4、表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源)。如果以半波对称振子作比较对象，其增益的单位是dBd。1.3.4波瓣宽度-10dB点-10dB点10dB波束宽度-3dB点3dB波束宽度-3dB点1.3.5前后比F/B=10Lg（前向功率密度/后向功率密度）后向功率前向功率1.3.6天线增益的近似计算式天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线:对于抛物面天线：对于直立全向天线：1.3.7上旁瓣抑制1.4天线的极化天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。EE垂直极化水平极化1.

5、4.1双极化天线V/H（垂直/水平）型双极化+45°/-45°型双极化1.4.2极化损失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，接收到的信号都会变小，也就是说，发生极化损失。当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时，天线就完全接收不到来波的能量，这种情况下极化损失为最大，称极化完全隔离。1.5天线的输入阻抗Zin定义：天线输入端信号电压与信号

6、电流之比，称为天线的输入阻抗。输入阻抗具有电阻分量Rin和电抗分量Xin，即Zin=Rin+jXin。电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此，必须使电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。1.6天线的工作频率范围（频带宽度）两种不同的定义在驻波比SWR≤2条件下，天线的工作频带宽度；天线增益下降3分贝范围内的频带宽度。注：在移动通信系统中，通常是按前一种定义的1、通过观测天线的S11参数，S11参数低于-10dB的频段都属于天线的工作带宽。2、通过观测天线的VSWR，VSWR低于2的频段属于天线的工作带

7、宽。3.1GHz3.1GHz13GHz13GHz判断天线的工作带宽1.7移动通信常用的基站天线、直放站天线与室内天线1.7.1板状天线1.7.2高增益栅状抛物面天线1.7.3八木定向天线1.7.4室内吸顶天线1.7.5室内壁挂天线1.7.1板状天线无论是GSM还是CDMA，板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。特点：增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能可靠以及使用寿命长。板状天线也常常被用作为直放站的用户天线，根据作用扇形区的范围大小，应选择相应的天线型号。1.7.1板状天线频率范围824-960

8、MHz频带宽度70MHz增益14~17dBi极化垂直标称阻抗50Ohm电压驻波比≤1.4前后比>25dB下倾角（可调）3~8°半功率波束宽度水平面60°~120°垂直面16°~8°垂直面上旁瓣抑制<-12d