四分之一振子及对称振子天线的一些基本问题
天线基本知识及应用--链路及空间无线传播损耗计算1链路预算上行
天线基本知识及应用--链路及空间无线传播损耗计算1 链路预算上行和下行链路都有自己的发射功率损耗和路径衰落。
在蜂窝通信中，为了确定有效覆盖范围，必须确定最大路径衰落、或其他限制因数。
在上行链路，从移动台到基站的限制因数是基站的接受灵敏度。
对下行链路来说，从基站到移动台的主要限制因数是基站的发射功率。
通过优化上下行之间的平衡关系，能够使小区覆盖半径内，有较好的通信质量。
一般是通过利用基站资源，改善网络中每个小区的链路平衡（上行或下行），从而使系统工作在最佳状态。
最终也可以促使切换和呼叫建立期间，移动通话性能更好。
上下行链路平衡的计算。
对于实现双向通信的GSM系统来说，上下行链路平衡是十分重要的，是保证在两个方向上具有同等的话务量和通信质量的主要因素，也关系到小区的实际覆盖范围。
下行链路（DownLink）是指基站发，移动台接收的链路。
上行链路（UpLink）是指移动台发，基站接收的链路。
上下行链路平衡的算法如下：下行链路（用dB值表示）：PinMS = PoutBTS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdMS - LslantBTS - LPdown式中：PinMS 为移动台接收到的功率；PoutBTS为BTS的输出功率；LduplBTS为合路器、双工器等的损耗；LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗；GaBTS为基站发射天线的增益；Cori为基站天线的方向系数；GaMS为移动台接收天线的增益；GdMS为移动台接收天线的分集增益；LslantBTS为双极化天线的极化损耗；LPdown为下行路径损耗；上行链路（用dB值表示）：PinBTS = PoutMS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdBTS -LPup +[Gta]式中：PinBTS为基站接收到的功率；PoutMS为移动台的输出功率；LduplBTS为合路器、双工器等的损耗；LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗；GaBTS为基站接收天线的增益；Cori 为基站天线的方向系数；GaMS为移动台发射天线的增益；GdBTS为基站接收天线的分集增益；Gta为使用塔放的情况下，由此带来的增益；LPup为上行路径损耗。
四分之一波长天线安装使用说明书
1/4波长天线安装使用说明书
产品描述:
1.产品材质：铝合金.
2.产品采用防锈防雨设计，即使下大雨，水也不会流入接口对产品造成任何损害。
.
3.1/4波长的天线与发射机的频率要相匹配.
安装说明:
1.组装
第一步:收到包装后，请检查是否含有下图中的所有部件（我们把各种配件标识为下图）:
第二步:选择合适的频率:
天线一共有5根频率条（如上图的标识）,每根频率条上标志中心频率，中心频率的范围是+/-2.5mhz。
例如，如果你想在发射机上使用频率97.00mhz，那你可以选择“98mhz”的频率条安装上去（如下图）。
第三步:把频率条（B3）安装到连接线杆（C）上去，如下图：
第四步:拧松主线杆（F）的螺丝，如下图:
第五步:让黑色馈线从主线杆（F）穿过，连接两个接口，然后拧紧螺丝（如下图）:
第六步:把主线杆（F）与连接线杆（C）连接起来:
第七步:把标识为D（有两段）的金属杆按如下图示连接起来：
第八步：把连接好的（标识为D）的金属杆按图示分别安装到主线杆（F）上。
像这样，天线就已经组装好了。
2.安装
第一步:选一根合适的柱子，用标识为（E）的配件将天线和柱子固定，如下图：
第二步:把天线竖直放置在空旷的地方，天线离地面高度不小于2米。
（尽量把天线架高，楼顶，山头等场所最佳）。
注意事项:
1.安装天线的柱子要求离地面至少要高出2米。
2.安装天线应该选择周围没有墙壁或者其他障碍物的地方.。
天线基础知识大全
天线基础知识大全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。
1.2 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1.2a 。
对称阵子天线
E ( ) cos(kl cos ) cos(kl ) f ( ) 60 I m / r sin
（1―4―5）
第1章 天线基础知识
上式实际上也就是对称振子E面的方向函数；在对
称振子的 H 面（ θ=90°的 xOy 面）上，方向函数与 φ 无
关，其方向图为圆。
P(r, )
第1章 天线基础知识
1.4.2 对称振子的辐射场
确定了对称振子的电流分布以后，就可以计算它 的辐射场。 欲计算对称振子的辐射场，可将对称振子分成无 限多电流元，对称振子的辐射场就是所有电流元辐射 场之和。在图1―4―3的坐标系中，由于对称振子的辐 射场与 φ 无关，而观察点 P(r,θ) 距对称振子足够远，因 而每个电流元到观察点的射线近似平行，因而各电流
第1章 天线基础知识
对称振子可看作是由长为 l 的开路平行双导线构成
的，它与传输线的区别及修正主要有以下两点： （ 1 ）平行双导线的对应线元间距离不变，结构沿 线均匀，因此特性阻抗沿线不变；而对称振子对应线 元间的距离沿振子臂的中心到末端从小到变化，故其
特性阻抗沿臂长相应地不断变大。对此的修正为用一
I m sin k (l z ) z 0 I ( z ) I m sin k (l z ) I m sin k (l z ) z 0
（1―4―1）
第1章 天线基础知识
式中，Im为电流波腹点的复振幅； k=2π/λ=ω/c为相
移常数。根据正弦分布的特点，对称振子的末端为电
元在观察点处产生的辐射场矢量方向也可被认为相同，
和电基本振子一样，对称振子仍为线极化天线。
第1章 天线基础知识
E r
P(r, )
r′
对称振子天线
z
o sin
y
图8-2a 电流元E面方向图 z
z
y
sin 900 1
x
图8-2b电流元H面方向图
y
x 图8-2c 电流元立体 方向图
实际天线的方向图要比图8-2复杂。图8-3 为某 天线的方向图，它有很多波瓣，分别称为主瓣、副 瓣和后瓣。其中最大辐射方向的波瓣称为主瓣，其 他波瓣统称为副瓣，把位于主瓣正后方的波瓣称为 后瓣。
H 0
(8-22c)
再根据麦克斯韦方程 E 1 H，可得电流环产生
的电场为
j
E
j
I a 2k 2
4π
j
kr
1 (kr) 2
sin
e jkr
Er E 0
(8-23a) (8-23b)
对于电流环感兴趣的是其远区场，因 kr 1 ， 由式（8-22）和式（8-23）得
H
I a 2k 2 4πr
方向性天线所需的辐射功率Pr
与被研究天线的辐射
0
功率 Pr 之比，即
D Pr0 Pr Emax E0
（8-10）
对于被研究的天线，其辐射功率
Pr
S
Sav
dS
S
1 2
E( ,) 2 0
dS
1 2
2 0
0
Emax
2 F 2 ( ,) r 2 sin d d 0
Emax 2 r 2
20
2
0
0
F 2 ( ,) sin d d
称为零功率波瓣宽度，用 表示2。0由图8-2可见，
电流元的主瓣宽度
2，0.5零 9功0率波瓣宽
度 2 0 180。
副瓣最大辐射方向上的功率密度与主瓣最大辐 射方向上的功率密度之比的对数值，称为副瓣电平， 用dB表示。通常离主瓣近的副瓣电平要比远的高， 所以副瓣电平通常是指第一副瓣电平。一般要求副 瓣电平尽可能低。
天线基础知识(一)
天线的基本知识（一）6.1 天线6.1.1 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。
6.1.2 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 。
6.1.3 天线方向性的讨论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。
垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈” 形的立体方向图（图1.3.1 a）。
立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，图1.3.1 b 与图1.3.1 c 给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。
从图1.3.1 b 可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从图1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。
【最新精选】对称振子天线远区场分析
对称振子天线远区场分析一、实验目的了解振子天线远区辐射场结构及天线电参数二、实验步骤1、创建一个工程创建一个工程，设置求解类型为Driven Modal，设置模型单位为in，设置材料为真空。
2、创建模型创建对称振子模型,创建ring_1，在菜单栏中选择Draw\Cylinder，在坐标栏中输入圆柱中心点的坐标X:0,Y:0，Z:0,在坐标栏中输入圆柱半径，dX:0.31，dY:0，dZ：0，输入圆柱的高度5.0，将其名称改为ring_inner。
创建另一个圆柱，在坐标栏中输入圆柱中心点的坐标X:0,Y:0，Z:0,在坐标栏中输入圆柱半径，dX:0.37，dY:0，dZ：0，输入圆柱的高度5.0，将其名称改为ring_1。
将新建的两个圆柱进行相减，效果如下，创建对称振子模型创建ring_2，复制ring_1，将其半径改为0.435in。
创建Arm_1，新建一个Box，将其起始坐标设置为X:-0.1,Y:-0.31，Z:5.0，设置长方体三个方向的尺寸，dX:0.2，dY:-4.69，dZ：-0.065，并将其名称改为Arm_1，然后将创建好的模型组合到一起。
创建Center pin，在菜单栏中点击Draw\Cylinder，输入圆柱的中心坐标X:0,Y:0，Z:0，输入圆柱的半径dX:0.1，dY:0，dZ:0，并输入圆柱的高度dZ:5.1，并将名称修改为center_pin。
创建Arm_2，建一个Box，将其起始坐标设置为X:-0.1,Y:-0，Z:5.1，设置长方体三个方向的尺寸，dX:0.2，dY:-5.0，dZ：-0.065，并将其名称改为Arm_2。
创建Grounding pin，在菜单栏中点击Draw\Cylinder，输入圆柱的中心坐标X:0,Y:1.0，Z:0，输入圆柱的半径dX:0.0625，dY:0，dZ:0，并输入圆柱的高度dZ:5.1，并将名称修改为pin，然后将创建好的模型组合起来。
第4章对称振子教程
天线在M点产生的场是无数 dz 在M点产生的场
Eq
l l
11
60I z dz j sin qe jkr r
I m sin k l z z 0 Iz 代入： I m sin k l z z 0
Z M
dz q 1
r1
得：
Eq
0<z<l -l < z < 0
z l q dz z
P(r,q,f)
R
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
r
y
O x
10
Dr -l
4.2 对称振子的辐射场 在天线振子上取一小
段 dz ，认为 dz 上电流分
Z M
dz q 1
r1
布是均匀的，则 所产 dz
生的场为：
z z
dz
q0
q2
r0 r2
60I z dz dEq j sin qe jkr r
60 I m coskl cos q cos kl jkr j e r sin q
振幅值：
Eqm
60I m r
coskl cosq coskl sin q
13
4.2.1方向函数：在相同距离的条件下天线辐射场的相对值 与空间方向（ 球坐标系下， ）的关系
3 4
I
3 4
2
0
4
2
4
0
6
对称振子的电流分布
7
•几种典型偶极子天线上的电流分布
l
3 l 4
8
l 2
l 4
•对称振子天线上电流分布的特点 振子的终端始终是电流的波节；
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四分之一振子及对称振子天线的一些基本问题
本文是本人的一些个人见解，基本问题是根本问题。
由于水平有限，如有不当、错误之处敬请指点。
对于很多教材，特别是天线教材对四分之一振子及对称振子天线的解惑基本上都是由电流的分析入手的，问题是为什么要分析这两种天线呢？从多个方面来解释一下。
一、关于传输线的50、75欧的由来
对于同轴线的的使用过程来看，它是最先应用到无线通信中的，直到现在，它的应用最为广泛。
对于同轴线，我们主要关心功率的传输及在传输过程中的能量衰减这两个问题。
为了能使同轴线传输的功率最大，就要使同轴线的内外导体有一个比值，对于空气为介质的同轴线来说，外半径/内半径=常数E开方时，传输的功率为最大，此时的特性阻抗为３０Ω。
外半径/内半径=3.59时,这是的衰减为最小，此时的特性阻抗为７７Ω。
为了二者兼有，折中取值为５０Ω，当然现在一些设备中７５Ω的同轴线也在使用中，比如有线电视系统中。
二、关于空气阻抗
电磁波在空气（真空）中传播时，这也是最为广泛应用的电磁传播，由于电场与磁场的存在，它们的比值为一个定值为１２０π，也正是这个值的存在，阻碍了电磁波的无阻挡传播。
三、天线的作用
由于空气阻抗的存在，如何把高频电流变成电磁波传播出去，这中间就需要一个器件，当然，这个器件就是天线了。
天线也就可以认为是波源与空间的连接器了。
正如前面所述，为了能很好地把高频电流的能量传输出去，且要传输功率要高、衰减要小，天线的阻抗就要在７７Ω与３０Ω二者之前选择。
在这种情况下，对称振子的阻抗是７５Ω左右，四分之一单极天线的阻抗为３６Ω左右，在此，我们不得不承认大自然的力量之伟大。
这种情况下，也决定了这两种天线是一种基本天线了，可以说是“命中注定”。
即然，要用这种天线了，那么，它们可不可以承担使命呢，通过实验证明，它不但可以，而且非它莫属，以下图为证。
由于为了达到折中的目的，我们的同轴线设计成了50Ω。
通过上面的数据，我们可以看出，在0.5波长的振子天线中辐射阻抗与自阻抗相等且等于50Ω左右，到此我们能说什么呢，只能说大自然真伟大吧。
通过上面的描述，我们可以认为，半波振子天线与四分之一单极天线是“天生”的基本天线，因为它们符合大自然的规律。
对于上面的论述，本人有一种没有把话说透的感觉，只能说我的功力尚浅吧，同时多谢各位的指点、批评。
注：以上的资料来源于巴拉尼斯天线一书及兰州大学的电磁场与微波技术相关教材。