天线原理及选型
物理天线知识点总结
物理天线知识点总结一、天线的分类天线可以根据它的结构、工作频率、工作方式等不同特征进行分类。
根据天线的结构，天线可以分为线性天线、面状天线、体状天线等。
根据天线的工作频率，天线可以分为超高频天线、甚高频天线、高频天线等。
根据天线的工作方式，天线可以分为接收天线、发射天线、双工天线等。
此外，根据天线的工作原理，天线还可以分为定向天线、全向天线等。
二、天线的工作原理天线是通过改变电流和电压的分布来产生电磁波。
当电流通过天线时，会在天线上产生一个电磁场。
这个电磁场会向周围空间辐射出去，形成电磁波。
同时，当有外界的电磁波作用在天线上时，天线也会感应出电流和电压。
这样，天线在电磁波的发射和接收中发挥作用。
三、天线的设计方法天线的设计是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，包括天线的工作频率、方向性、增益、波束宽度、阻抗匹配等。
在天线的设计中，通常需要用到一些工具，如天线模拟软件、电磁场仿真软件等。
天线的设计方法包括复合结构天线的设计、微带天线的设计、阵列天线的设计等。
这些设计方法大大提高了天线的工作性能和可靠性。
四、天线的性能分析天线的性能分析是对天线的工作性能进行评估和优化的过程。
通过对天线的参数和特性进行测试和分析，可以了解天线的工作状况和性能指标，为天线的改进和优化提供依据。
常用的天线性能分析方法包括天线参数测量、天线阻抗匹配、波束宽度测量等。
五、天线的应用天线在无线通信、雷达、卫星通信、电视广播等领域中有着广泛的应用。
在无线通信系统中，天线是信息传输的关键设备，它的工作性能直接影响到通信系统的稳定性和可靠性。
在雷达系统中，天线是用来发射和接收雷达信号，它的性能直接影响到雷达的探测性能和分辨率。
在卫星通信系统中，天线是用来与卫星间进行通信，它的性能直接影响到卫星通信的质量和覆盖范围。
在电视广播系统中，天线是用来接收广播信号的，它的性能直接影响到电视节目的清晰度和稳定性。
总结：物理天线是无线通信和雷达系统中不可或缺的重要组成部分。
_华为-天线原理及选型
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Internal HUAWEI Confidentiall学习完此课程，您将会：[掌握天线的作用、基本原理、常见分类、主要技术指标，从而指导如何进行典型场景下的天线选型。
1.1天线的作用1.2天线工作原理1.3天线工作带宽1.4天线极化1.1天线作用l把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间l收集无线电波并产生电信号天线的位置和作用基站天馈系统示意图1.2天线工作原理1.3天线工作带宽1.4天线极化1.2天线工作原理l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；l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。
1.2天线工作原理l 两臂长度相等的振子叫做对称振子l 每臂长度为四分之一波长，称为半波振子l 全长与波长相等的振子，称为全波对称振子l 将振子折合起来的，称为折合振子1.2天线工作原理1.2天线工作原理1.3天线工作带宽1.4天线极化1.3天线工作带宽l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。
l天线工作带宽有几种不同的定义：[一种是指天线增益下降3dB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;l在移动通信系统中天线工作带宽是按后一种定义的。
具体的说，就是当天线的输入驻波比≤1.5时，天线的工作带宽。
1.2天线工作原理1.3天线工作带宽1.4天线极化1.4天线极化l天线的极化方向：天线辐射的电磁场的电场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l两个天线为一个整体l传输两个独立的波V/H (垂直/水平)倾斜 (+/- 45°)极化损失l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3dB的极化损失，即只能接收到来波的一半能量；l当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时，接收天线也就完全接收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。
TD-LTE天线基础-天线原理及参数
波长
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天线原理
• 什么是天线？ • 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 • 无线通讯系统的关键组成部分之一，选择天线性能直接影响 整个通讯系统的运行状态。
后向功率
前向功率
F/B = 10 log(前向功率/后向功率） typically ： 25dB
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天线电参数-集束天线、多频天线
集束天线
多频天线
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天线电参数-集束天线、多频天线
• 3G在实施过程中,寻找新的 基站将会较2G更加困难,且 租金日益昂贵
• 由于环保意识的加强,居民 和团体更加不愿看到更多 的天线架设在其周边环境
• 当天线下倾角超过10度时,天线方向图会严重变 形,此时宜选用带电调下倾的天线
无下倾
电调下倾
机械下倾
城区天线常选用(固定)电子下倾+机械下倾的下倾方式
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天线电参数-下倾方式
• 下倾技术的主要目的是倾斜主波束以降低朝邻 覆盖区域的辐射电平。在这种情况下，虽然在 区域边缘载波电平降低了，但是干扰电平比载 波电平降低更多。
面Hale Waihona Puke 未来的教育技术企业BeiJing Huatec Information Technology CO.,LTD
天线基础
讲师：张强
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课程内容
天线原理及参数
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内置手机天线设计选型分析
内置Planar Monopole vs 手机 结构设计
• 内置Planar Monopole天线可以比同样工作 频率的PIFA小。
• Monopole必须悬空，平面结构下不能有 PCB的Ground。
• Monopole只需要一个Feed Point和PCB上 的Pad相连。
内置天线结构种类
• 金属线印刷在PCB平面，装载于PCB边缘。一般 净空区的长是天线长的1.6倍，宽约是天线 宽的1.6倍，净空区越大越好。
以上实际RF效果均不够理想。优点在于可以有效 利用手机空间及主板边角进行设计，对单频稍加 修改可快速设计通用的内置天线手机。
手机天线选型规则
谢谢大家！
内置平面Monopole出现的现 实意义
• 多模手机对多频段天 线的要求
• Monopole的大带宽和 高增益，足以应付3G 时代跨越2GHz的几百 兆带宽需求。
• 内置平面Monopole结 构灵活，易于与当今 多变的手机结构相配 合
Feed Strip PCB
天线低频部分 塑胶支架 38X6X4
PIFA需要的空间和其它条件
• PIFA需要的空间大小视乎频段和射频性能的需求。
双频（GSM/DCS）：600 ×7～8mm 三频（GSM/DCS/PCS）：m7m020 ×7～8mm 满DC足S以/P上CS需则求0～则1GdSBMi。频段一般可m能m2达－1～0dBi， • 天线正下方一般避免安放器件，尤其是Speaker和 Vibrator • 电池尽量远离天线。一般至少5mm以上。 • 天线同侧后盖上不用导电漆喷涂，谨慎使用电镀装饰。
天线馈点和接地的摆放 （红色为馈点，蓝色为接地）
PIFA的局限
• PIFA脱胎于带短路微带天线，有带宽窄的先天缺 点。
无线路由器天线的选择原理
无线路由器天线的选择原理
无线路由器天线的选择原理如下：
1. 频段匹配：选择与无线设备频段相匹配的天线，例如
2.4GHz频段的设备需选择2.4GHz的天线。
2. 增益匹配：根据无线设备的需求，选择相应增益的天线，增益越高，传输距离越远。
3. 方向性匹配：根据无线设备的使用环境，选择定向或全向天线。
4. 线损匹配：考虑无线信号在传输过程中的线损，选择较低的线损天线。
5. 天气条件：根据使用环境的天气条件，选择耐腐蚀、耐高温等天气条件较好的天线。
6. 品牌选择：选择信誉度较高、质量有保障的品牌天线。
综上所述，选择适合的无线路由器天线需要综合考虑多种因素，确保其能够达到最优的传输效果。
天线原理及选型
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目 录
2. 天线分类
2.1 按辐射方向划分 2.2 按外形划分 2.3 按极化方式划分
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极化损失
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3dB的极化损失，即只 能接收到来波的一半能量；
当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时，接收天线也就
完全接收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。
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极化隔离
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
在这种情况下的隔离为 10log(1000mW/1mW) = 30dB
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天线工作原理（续）
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目 录
1. 天线原理
1.1 天线的作用 1.2 天线工作原理 1.3 天线工作带宽 1.4 天线极化
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天线的种类及选型
1.天线的基本原理天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。
在移动网络通信中从基站天线到用户手机天线，或从用户手机天线到基站天线的无线连接，它的运行质量在整个网络运行质量中所占的位置是十分明显的。
因此，网络优化也就自然与天线密切相关。
在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。
同一副天线既可以辐射乂可以接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。
在选择基站天线时，需要考虑其电气和机械性能。
电气性能主要包括：工作频段、增益、极化方式、波瓣宽度、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、副瓣抑制、零点填充、回波损耗、功率容量、阻抗、三阶互调等。
机械性能主要包括：尺寸、重量、天线输入接口、风载荷等。
基站所用天线类型按辐射方向来分主要有：全向天线、定向天线。
按极化方式来区分主要有：垂直极化天线（也叫单极化天线）、交义极化天线（也叫双极化天线）。
上述两种极化方式都为线极化方式。
圆极化和椭圆极化天线一般不采用。
按外形来区分主要有：鞭状天线、平板天线、帽形天线等。
在继续论述天线相关理论之前必须首先介绍各向同性（Isotropic ）天线。
各向同性天线是一种理论模型，实际中并不存在，它把天线假设为一个辐射点源，能量以该点为中心以电磁场的形式向四周均匀辐射，为一球面波。
另外全向天线并不是没有方向性，它只是在水平方向为全向，但在垂直方向是有方向性的。
它与各向同性天线是两个不同的概念。
半波振子是基站主用天线的基本单元，半波振子的优点是能量转换效率rli o为了便于介绍，先从天线的几个基本特性谈起。
（见下图）(■天线的指标举例一—一基站天馈系统示意图1.1天线的基本特性1.1.1天线辐射的方向图天线辐射的电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。
用辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为相位方向图。
001 天线原理及选型
前向功率
典型值为 25dB 左右
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天线驻波比
若 ZA 表示天线的输入阻抗，Z0 为天线的标称特性阻抗 ，则天线的反射系数为
Γ =
，VSWR = 。 Z A + Z0 1− Γ 也可以用回波损耗表示端口的匹配特性， R.L.(dB) = 20 ⋅ lg Γ 。VSWR = 1.5:1 时，
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第一章 天线原理 第二章 天线分类 第三章 天线主要指标 第四章 天线选型原则 第五章 天线新技术
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第二章 天线分类
2.1按辐射方向划分 按辐射方向划分 2.2按外形划分 按外形划分 2.3按极化方式划分 按极化方式划分
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极化隔离
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
在这种情况下的隔离为 10log(1000mW/1mW) = 30dB
1000mW (即1W) 即
1mW
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1.2天线工作原理
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，称为半波振子 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
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在隧道口内侧对2km以下的公路隧道进行覆盖。
大于两公里 建议采用泄漏电缆、同轴电缆、光纤分布式系统等 解决。
天线的选型原则-室内
全向天线
垂直极化，2dBi增益，形状可为帽状、茶杯状等，尺寸
小，便于安装和美观
定向天线 垂直极化，90度水平半功率角，7dBi增益的定向天线
同轴式分布式天线系统
3 3 3 双向放大器 3 Tx/Rx 3 双向放大器 3 0.5 等功率分配 3 Tx/Rx 不等功率分配 图 3.1：同轴式分布式天线系统 10 3 双向放大器 0.5 10 3 1.3 3 6 3
波束距离可控
动态多波束天线系统
系统结构
动态多波束天线系统-应用一
负载平衡
动态多波束天线系统-应用二
蜂窝优化-有效的调整覆盖
动态多波束天线系统-应用三
专用波束分配
智能天线
与多波束天线的区别
每个用户对 天线名称 应的下行波 束个数 动态多波 束天线 智能天线 多个 一般一个
是否 是否有波 自动 束定位合 调整 并算法 波束 否 是 否 是
定向天线
建议选用单极化定向天线，90或105度水平波瓣宽
度，6.5度垂直波瓣宽度， 17dBi增益（或更高），0度电下倾
+机械可调下倾。当天线较高时，建议采用有零点填充的天线。
天线的选型原则-公路
全向天线 1、建议采用高增益“8”字型天线 2、对于高速公路一侧有小村镇，用户不多时，可以采用
210 -220°变形全向天线（心形天线）
dBd dBi
图
dBi与dBd的关系
天线的主要电气指标
常见天线方向图（一）
全向天线波瓣示意图
定向天线波瓣示意图
天线的主要电气指标
波束宽度、前后抑制比、零点填充、上副瓣抑制
天线的主要电气指标
天线下倾
天线的主要电气指标
天线驻波比
天线的主要电气指标
无源互调的原因
存在磁性物质
f1
f2
f3
天
天线的工作原理
线
天线的分类
天线的主要电气指标 天线的主要机械指标 天线的选型原则 天线新技术-动态多波束系统
天线新技术-智能天线
天线的位置与作用
天线示意图
天线的工作原理
传输线
终端变形的传输线
终端接半波振子天线的传输线
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
直波瓣宽度， 15dBi增益，3度~5度固定电下倾+机械可调下 倾。
六扇区 选用双极化定向天线，43度水平波瓣宽度，6.5度 垂直波瓣宽度， 20dBi增益，3度~5度固定电下倾+机械可调 下倾
天线的选型原则-农村
全向天线
建议选用度垂直波瓣宽度， 11dBi增益 ，0度固定电
下倾，当天线较高时，建议采用有零点填充或预置下倾的天线。 当为平原农村时，建议采用定向高增益天线解决覆盖问题。
智能天线
两种算法
切换多波束
自适应波束
智能天线-空时信号处理
空时级连
智能天线-空时信号处理
二维联合处理
智能天线
功能和优势
减少功率
总
天线的工作原理
结
天线的分类
天线的主要电气指标 天线的主要机械指标 天线的选型原则 天线新技术-动态多波束系统
天线新技术-智能天线
光纤馈电式分布式天线系统
应用于一些覆盖范围较大，传输距离较远的情况
光 覆 盖 端 机 功 分
器
TRx 光 端 主 机
光 覆 盖 端 机 光 覆 盖 端 机
功 分
器
功 分
器
图 3.3：光纤式分布天线系统
动态多波束天线系统
概述
动态多波束天线系统
主要特点: 多波束形成 波束方向可控
波瓣宽度可控
天线接头
天线接头
定向天线
全向天线
天线的分类（一）
按照辐射方向划分
图：定向方向
图：全向天线
天线的分类（二）
按照外型划分
板状天线
帽形天线
面状天线
鞭状天线
天线的分类（三）
按照极化方式划分
全向天线
单极化定向天线
双极化定向天线
天线的主要电气指标
天线的主要电气指标
增益
理想孤立波源 理论半波阵子 定向天线
f4
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
f2-f1 f3-f2 f4-f3 f3-f1 f4-f2 f4-f1
三阶互调判定方法
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 工作温度 湿度要求
雷电防护
三防能力
天线的选型原则-市区
三扇区
选用双极化定向天线，65度水平波瓣宽度，13度垂