天线基础知识介绍
天线基础知识

天线基础知识1 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。
电磁波到达接收地点后,由天线接下来(仅仅接收很小很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机。
可见,天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备,没有天线也就没有无线电通信.天线品种繁多,以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。
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、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;等等分类.*电磁波的辐射导线上有交变电流流动时,就可以发生电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长度和形状有关。
如图1.1 a 所示,若两导线的距离很近,电场被束缚在两导线之间,因而辐射很微弱;将两导线张开,如图1。
1 b 所示,电场就散播在周围空间,因而辐射增强。
必须指出,当导线的长度 L 远小于波长λ 时,辐射很微弱;导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时,导线上的电流将大大增加,因而就能形成较强的辐射。
图1.1 a 图1.1 b1。
2 对称振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线,单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源,也可采用多个半波对称振子组成天线阵。
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、全长为二分之一波长的振子,称半波对称振子,见图1.2 a。
另外,还有一种异型半波对称振子,可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框,并把全波对称振子的两个端点相叠,这个窄长的矩形框称为折合振子,注意,折合振子的长度也是为二分之一波长,故称为半波折合振子, 见图1.2 b。
图1。
2 a 图1。
2 b 1。
3 天线方向性的讨论1.3.1天线方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去,基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。
天线的基础知识

天线的基础知识(2009-05-17 22:14:38)1 天线工作原理及作用是什么?天线作为无线通信不可缺少的一部分,其基本功能是辐射和接收无线电波。
发射时,把高频电流转换为电磁波;接收时,把电滋波转换为高频电流。
2 天线有多少种类?天线品种繁多,主要有下列几种分类方式:按用途可分为基地台天线(base station antenna)和移动台天线(mobile portable antennas),还有就是手持对讲机用的天线(handhold transceiver antennas)。
基地电台俗称棒子天线;车载天线俗称苗子;手台天线由于绝大部分是橡胶外皮的因此俗称橡胶天线或橡胶棒儿。
按工作频段可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波。
按其方向可划分为全向和定向天线。
3 如何选择天线?天线作为通信系统的重要组成部分,其性能的好坏直接影响通信系统的指标,用户在选择天线时必须首先注重其性能。
具体说有两个方面,第一选择天线类型;第二选择天线的电气性能。
选择天线类型的意义是:所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求;选择天线电气性能的要求是:选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。
因此,用户在选择天线时最好向厂家联系咨询或在往上对比分析其技术指标。
4 什么是天线的增益?增益是天线的主要指标之一,它是方向系数与效率的乘积,是天线辐射或接收电波大小的表现。
增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求,简单地说,在同等条件下,增益越高,电波传播的距离越远,一般基地台天线采用高增益天线,移动台天线采用低增益天线。
5 什么是电压驻波比?天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时,产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波,其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比,它是检验馈线传输效率的依据,电压驻波比小于1.5,在工作频点的电压驻波比小于1.2,电压驻波比过大,将缩短通信距离,而且反射功率将返回发射机功放部分,容易烧坏功放管,影响通信系统正常工作。
天线基础知识

第一讲天线的基础知识表征天线性能的主要参数有方向图,增益,输入阻抗,驻波比,极化方式等。
1.1 天线的输入阻抗天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。
天线与馈线的连接,最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗,这时馈线终端没有功率反射,馈线上没有驻波,天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。
天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量,使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。
匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数,行波系数,驻波比和回波损耗,四个参数之间有固定的数值关系,使用那一个纯出于习惯。
在我们日常维护中,用的较多的是驻波比和回波损耗。
一般移动通信天线的输入阻抗为50驻波比:它是行波系数的倒数,其值在1到无穷大之间。
驻波比为1,表示完全匹配;驻波比为无穷大表示全反射,完全失配。
在移动通信系统中,一般要求驻波比小于1.5,但实际应用中VSWR 应小于1.2。
过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大,影响基站的服务性能。
回波损耗:它是反射系数绝对值的倒数,以分贝值表示。
回波损耗的值在0dB 的到无穷大之间,回波损耗越大表示匹配越差,回波损耗越小表示匹配越好。
0 表示全反射,无穷大表示完全匹配。
在移动通信系统中,一般要求回波损耗大于14dBJ发射功率+ J反射功率履射功牽-很射功率1.2天线的极化方式所谓天线的极化,就是指天线辐射时形成的电场强度方向。
当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为水平极化波。
由于电波的特性,决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流,极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减,而垂直极化方式则不易产生极化电流,从而避免了能量的大幅衰减,保证了信号的有效传播。
因此,在移动通信系统中,一般均采用垂直极化的传播方式。
另外,随着新技术的发展,最近又出现了一种双极化天线。
就其设计思路而言,一般分为垂直与水平极化和土45 °极化两种方式,性能上一般后者优于前者,因此目前大部分采用的是土45 °极化方式。
天线基础

dBd 和 dBi
单偶极子辐射呈圈饼状
各向同性辐射体
2.15dB
“dBd”以偶极子为基准 “dBi”以各向同性辐射体为基准
以各向同性辐射体为基准的偶极 子 增益为 2.15dB
eg:
3dBd = 5.15dBi
前后比
表明了天线对后瓣抑制的好坏选用前后比低的天线天线的后瓣有可能产生越区覆盖导致切 换关系混乱产生掉话一般在25-30dB之间应优先选用前后比为30的天线 。全向天线是 没有前后比的。
全向天线
全向天线即在水平方向图上表现为360都均匀辐射也就是平常所说的无方 向性在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束一般情况下波瓣宽度越 小增益越大全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型 覆盖范围大
定向天线
定向天线在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射也 就是平常所说的有方向性在垂直方向图上表现为有一 定宽度的波束同全向天线一样波瓣宽度越小增益越大 定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的 站型覆盖范围小用户密度大频率利用率高根据组网的 要求建立不同类型的基站而不同类型的基站可根据需 要选择不同类型的天线选择的依据就是上述技术参数 比如全向站就是采用了各个水平方向增益基本相同的 全向型天线而定向站就是采用了水平方向增益有明显 变化的定向型天线一般在市区选择水平波束宽度B为65 的天线在郊区可选择水平波束宽度B为6590或120的天 线按照站型配置和当地地理环境而定而在乡村选择能 够实现大范围覆盖的全向天线则是最为经济的
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
垂直极化
水平极化
+ 45度倾斜的极化
- 45度倾斜的极化
双极化天线
两个天线为一个整体 传输两个独立的波
天线基础知识篇to物联网

Peak - 3dB
15° (eg)
Peak
Peak - 3dB
俯仰面即垂直面方向图
第12页/共36页
10dB 波束宽度
- 10dB点
120° (eg)
峰值
- 10dB点 Peak - 10dB
32° (eg)
Peak
Peak - 10dB
方向图旁瓣显示
上旁瓣 下旁瓣
第13页/共36页
二、天线的性能
第26页/共36页
三、天线的基本分类
按极化方向划分
全向天线
单极化定向天线
第27页/共36页
双极化定向天线
全向天线
全向天线,指天线的辐射在水平面上360°均匀辐射,也就是 平常所说的无方向性,在垂直面上表现为有一定宽度的波束。 全向天线一般用在话务量极低的农村或郊野某些较空旷的场合 ,一般采用全向11dBi天线。
水平面
第28页/共36页
垂直面
定向单极化天线
定向单极化天线是一种在空间特定方向上具有比其它方向上能 更有效地发射或接收电磁波强度的天线。单极化天线进行空间 分集时,一个扇区需要安装需要两幅天线,一副只用于发射, 接收时两副同时工作。为保证分集接收效果,两副天线在安装 时需平行且在同一平面上。 定向单极化一般也应用于较空旷的区域,以保证空间分集接收 获得良好的效果。
第10页/共36页
前后比
方向图中,前后瓣最大电平之比称为前后比。它大,天线定向接收性能就好。 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 收能力。
后向功率 以dB表示的前后比 = 10 log (前向功率) 左右(反向功率)
前向功 率
典型值为 25dB
天线基础知识(馈电原理)

天线输入阻抗与特性阻抗不一致时,产生 的反射波和入射波在馈线上叠加形 成驻波,其相邻电压最大值和最小值之比就是电压驻波比。电压驻波比过 大,将 缩短通信距离,而且反射功率将返回发射机功放部分,容易烧坏功放 管,影响通信系统正常工作。
2. 前后比(F/B)
天线的后向180°±30°以内的副瓣电平与最大波束之差,用正值表示。一 般天线的前后比在18~45dB之间。对于密集市区要积极采用前后比大的天 线,如40dB。
天线知识
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天线知识 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 天线基础知识 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1 天线增益 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 方向图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 极化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 天线其它技术指标 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.5 天线的种类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 天线技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.1 天线分集技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2 赋形波束技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3 智能天线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3 天线选型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.1 各种天线的应用原则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.2 各种无线环境下的天线选择原则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4 天线倾角规划 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.1 天线倾角设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.2 实际运用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5 天线的安装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.1 天线支架安装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.2 天线安装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
天线的基本知识

(带反射板)
水平面方向图
两个半波振子(带反射板)
在垂直面上的配置
反 射 板
长 度 为L
增益为 G = 11 ~ 14 dB
两
反
个
射
半
板
波
宽
振 子
度 为
W
第19页,共36页。
两个半波振子(带反射板)在水平 面上的配置
两 个
半 波 振 子
天线的基本知识
C. 为提高板状天线的增益,还可以进一步采用八个半波振子排阵
E E
垂直极化
E
水平极化
E
+45° 极化
第11页,共36页。
-45° 极化
天线的基本知识
下图示出了两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线,注意,双极化天线有两个接头。 双极化天线辐射(或接收)两个极化在空间相互正交(垂直)的波。
V/H(垂直/水平)型 双 极 化
+ 45° / -45° 型 双 极 化
天线的基本知识
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天线的基本知识
* 电磁波的辐射
导线上有交变电流流动时,就可以发生电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长度和形 状有关。如 图1.1 a 所示,若两导线的距离很近,电场被束缚在两导线之间,因而辐射很微弱;将两导线张开,
天线基本知识汇总

天线基本知识汇总天线是无线通信系统的重要组成部分,它负责将电能转换为电磁波,将信号从传输介质(如空气)中发射出去或接收回来。
天线的性能直接影响着无线通信系统的质量和可靠性。
下面是关于天线基本知识的汇总。
1.天线的分类:根据应用领域和工作频率不同,天线可以分为不同的类型,如定向天线、全向天线、扇形天线、微带天线等。
2.天线的工作原理:天线的工作原理基于法拉第电磁感应定律,当电流通过天线时,它会产生一个电磁场,从而形成电磁波。
接收时,电磁波会被天线吸收,然后产生电流。
3.天线的参数:天线的主要参数包括频率范围、阻抗、增益、方向性、辐射效率等。
这些参数决定了天线的性能和适用场景。
4.天线的性能指标:-增益:天线将电能转换为电磁能的能力,通常以分贝(dB)为单位表示。
增益越高,天线的发射和接收距离越远。
-方向性:天线辐射或接收信号的特定方向能力。
定向天线具有较高的方向性,可以减少多径传播和干扰。
-阻抗:天线的输入或输出端口的电阻性质。
与发射端口匹配的阻抗可以最大程度地传递电能,减少反射损耗。
-波束宽度:天线主瓣的角度范围。
较窄的波束宽度意味着更好的方向性和更高的增益。
-辐射效率:天线将输入功率转换为有效辐射功率的能力。
辐射效率高的天线可以更好地实现远距离通信。
5.天线的结构和设计:天线的结构包含一个或多个导体元件,并且根据应用需求进行设计。
常见的天线设计包括垂直极化天线、水平极化天线、天线阵列、圆极化天线等。
6.天线的应用:天线在各种无线通信系统中广泛应用,包括移动通信、卫星通信、无线局域网、雷达、无线电广播等。
7.天线的安装和调整:为了确保天线的性能,需要正确地进行安装和调整。
安装位置和方向的选择对天线的性能和覆盖范围至关重要。
8.天线的特殊设计:根据应用需求,一些特殊设计的天线得到了广泛应用,如室内小型天线、宽带天线、增强型天线等。
9.天线的未来发展:随着无线通信技术的不断发展,天线也在不断创新和改进。
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抱杆(50~114mm)
3接头密封件 绝缘密封胶带,PVC绝缘胶带
GSM/CDMA 板状天线 4接地装置 主馈线(7/8“)
9室内超柔馈线 2室外馈线
6走线架
5馈线卡 7馈线过线窗
8防雷保护器 基站主设备
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电磁波的传播
无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,为垂直极化波 如果电波的电场方向与地面平行,为水平极化波
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天线的增益
2.15dB
dBi与dBd
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天线的其他主要电气指标
波束宽度、前后抑制比、零点填充、上副瓣抑制
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全向天线
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天线的分类(一)
按照辐射方向划分
图:定向方向
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图:全向天线
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天线的分类(二)
按照外型划分
板状天线
帽形天线
鞭状天线
抛物面天线
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波束宽度
3dB 波束宽度
方位即水平面方向图
10dB 波束宽度 - 10dB点 120 ° (eg) 峰值 - 10dB点 Peak - 10dB 32° (eg) Peak Peak - 10dB
- 3dB点 60° (eg) 峰值 - 3dB点
Peak - 3dB 15° (eg) Peak Peak - 3dB
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天线定义
把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…... 收集无线电波并产生电信号
Blah bl ah blah bl ah
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天线的位置和作用 基站天馈系统示意图
存在磁性物质 连接处不紧密 不同材料的金属的接触 相同材料的接触表面不光滑
f1
f2
f3
f4
f2-f1 f3-f2 f4-f3 f3-f1 f4-f2 f4-f1
三阶互调判定方法
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天线的主要电气指标
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Page 7
移动天线的工作原理
单元振子 单元振子
馈电网络 馈电网络
馈电网络
天线接头
天线接头
定向天线
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(四) 在铁路或公路沿线及乡镇
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天线的选型
(一) 话务量高密集市区
根据天线高度、基站距离,可由下式计算出天线倾角公式:
=arctg(h/r)+ ß /2 (式中为波束倾角,h为天线高度,r为覆盖距离,ß为垂直 半功率角) (1)对话务量高密集区,基站间距离300-500米,计算得出 大约在10°~19°之间。采用内置电下倾9°的+45°双极化水 平半功率瓣宽65°定向天线 。再加上机械可变15°的倾角,可 以保证方向图水平半功率宽度在主瓣下倾10°~19°内无变化。 经使用证明完全可满足对高密集市区覆盖且不干扰的要求。
A,B
2阶: (A+B),(A-B) 3阶: (2A±B),(2B ±A) 4阶: (3A±B),(3B ±A),(2A±2B)
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天线的主要电气指标
互调失真如何影响系统的性能?
天线的主要电气指标
机械下倾
电下倾
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天线的主要电气指标
下倾方法的比较
10°电下倾
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6° 电下倾 10°机械下倾 + 4° 机械下倾
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天线的工作原理
当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; 如果导线位置由于两导线的距离很近,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; 两臂长度均为1/4波长的振子叫做对称半波振子。
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天线的分类(三)
按照极化方式划分
全向天线
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单极化定向天线
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双极化定向天线
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天线的分类(三)
垂直极化
水平极化
+ 45度倾斜的极化
- 45度倾斜 的极化
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天线的主要电气指标
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天线方向图 对称半波振子方向图
顶视 侧视
全向天线方向图
定向天线方向图
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双向放大器 0.5 3
功 分 器 耦 合 器
10
3
功 分 器
双向放大器 3
功 分 器
0.5
等功率分配
3
功 分 器
耦 合 器
10 Tx/R x
3
功 分 器
不等功率分配 图3.1:同轴式分布式天线系统
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俯仰面即垂直面方向图
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前后抑制比
方向图中,前后瓣最大电平之比称为前后比。
后向功率
以dB表示的前后比 = 10 log
(前向功率) (反向功率)
前向功率
典型值为 25dB 左右
目的是有一个尽可能小的反向功率
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上副瓣抑制
方向图旁瓣显示
上旁瓣抑制
下旁瓣抑制
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天线的主要电气指标
天线波束的下倾
互调是如何产生的? 构件材料:因为磁滞的关系,铁质材料是属非线性的 材料不纯、电镀问题、接触区域/电流密度、 触点压力
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天线的主要机械指标
天线输入接口 天线尺寸 天线重量 风载荷
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天线的分类(三)
双极化天线:两个天线为一个整体,传输两个独立的波。
V/H (垂直/水平)
倾斜 (+/- 45°)
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天线的主要电气指标
天线驻波比
朝前: 10W 50 ohms 返回: 0.5W 80 ohms 9.5 W
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Page 25
天线的主要电气指标
无源互调的原因
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智能天线系统
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Page 32
智能天线
两种算法
切换多波束
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