移动基站设备与天线理论复习课程.ppt

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1、移动基站设备与天线理论导线载有交变电流时,就可以形成电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长短和形状有关.如果两导线的距离很近,且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消,因而辐射很微弱。如果将两导线张开,这时由于两导线的电流方向相同,由两导线所产生的感应电动势方向相同,因而辐射较强。当导线的长度l远小于波长时,导线的电流很小,辐射很微弱;当导线的长度增大到可与波长相比拟时,导线上的电流就大大增加,因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。二.无线辐射电磁波的基本原理同轴线变化为天线两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长,称为半波对称振子

2、。全长与波长相等的振子,称为全波对称振子。将振子折合起来的,称为折合振子。1/2波长一个1/2波长的对称振子在 800MHz约200mm长400MHz约400mm长1/4波长1/4波长1/2波长振子对称振子波长三.天线的工作频率范围(带宽)无论是发射天线还是接收天线,它们总是在一定的频率范围内工作的,通常,工作在中心频率时天线所能输送的功率最大,偏离中心频率时它所输送的功率都将减小,据此可定义天线的频率带宽。有几种不同的定义:一种是指天线增益下降3分贝时的频带宽度;一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。在移动通信系统中是按后一种定义的,具体的说,就是当天线的输入

3、驻波比≤1.5时,天线的工作带宽。半波振子上的场分布在820MHz1/2波长为~180mm,在890MHz为~170mm175mm对~850MHz将是最佳的该天线的频带宽度=890-820=70MHz当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降在850MHz1/2波长振子最佳在890MHz天线振子在820MHz在天线工作频带内,天线性能下降不多,仍然是可以接受的。四.自由空间中的电磁波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。电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场2.电磁波的传播无线电波

4、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与地面平行,则称它为水平极化波。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。3.无线电波的极化垂直极化水平极化+45度倾斜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4.天线的极化5.天线的圆极化波如果电波在传播过程中电场的方向是旋转的,就叫作旋极化波。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

5、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,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;两个天线为一个整体,分别传输水平极化和垂直极化两个独立的波V/H(垂直/水平)倾斜(+/-45°)6.双极化天线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)1

6、mW在这种情况下的隔离为10lg(1000mW/1mW)=30dB7.(极化)隔离天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言,方向性表示天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示.方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发射或接收电磁波的能力。8.天线辐射的方向性顶视侧视9.方向图在地平面上,为了把信号集中到所需要的地方,要求把“面包圈”压成扁平的:一个单一的对称振子具有“面包圈”形的方向图在这儿增益=10lg(4mW/1mW)=6dBd一个对称振子假设在接收机中有1mW功率在阵中有4个对称振子在接收机

7、中就有4mW功率更加集中的信号对称振子组阵能够控制辐射能构成“扁平的面包圈”在我们的“扇形覆盖天线”中,反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益。这里,“扇形覆盖天线”与单个对称振子相比的增益为10lg(8mW/1mW)=9dBd“扇形覆盖天线”将在接收机中有8mW功率“全向阵”例如在接收机中为4mW功率(顶视)天线10.形成定向辐射的原理加金属反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线11.前后比方向图中,前后瓣最大电平之比称为前后比。它大,天线定向收发性能就好。没加金属反射板的基本半波振子天线的前后比为1,所以对来自振子前后的相同信号电波具有相同的接

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