天线基础理论和概念
天线基础理论
2020/4/14
深圳市摩比天线技术有限公司
SHENZHEN MOBILE ANTENNA LTD.
MoBILE
几个有用的增益表示含义
dB，dBm，dBi，dBuv dB：仅仅是个相对值，dB＝10log（P1/P2），比如A基 站的发射功率是600mw，B基站是300mw，那么A基站 比B基站发射功率高10lg（600/300）＝3 dB，从公式中 可以看出dB是表征两个功率的相对值，是没有单位的。 dB是一个无单位的量纲。
dBm ： 是 一 个 考 证 功 率 绝 对 值 的 值 ， 公 式 为 dBm=10lg(功率/1mW)，如我们常用的基站是500mw， 换算成dBm就是10lg(500mW/1mW)＝27dBm（意思是 27dB毫瓦）。还有一个单位dBW是将公式中的1mW改成 1W ， 其 他 都 一 样 。 1W=30dbm;1mw=0dbm ， 1W ＝ 0dbW
(eg )
- 3dB点 峰值
- 3dB点
立体方向图
- 3dB点
峰值
- 3dB点
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波束宽度（Beamwidth）
3dB Beamwidth Peak - 3dB
60° (eg)
Peak
Peak - 3dB
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半波振子
2.15dB
eg: 0dBd = 2.15dBi
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天线基础知识(全)PPT课件
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
天线的方向性
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Dept.PEE Hefei Normal
天线的方向性
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Dept.PEE Hefei Normal
天线的方向性
D=0.32 λ, S=0.25 λ, N=10
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Dept.PEE Hefei Normal
无线电电磁频谱
3Hz 30Hz 300Hz 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
线电波来传递信号的，而无线电波的发射和接收都通过天线来完成。 因此天线设备是无线电系统中重要的组成部分。图1.和图2.指出了 天线设备在两种典型的无线电系统中的地位。
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Dept.PEE Hefei Normal
天线功能
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。
天线基本知识（快速入门）
天线基本知识（快速⼊门）天线基本知识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。
半波对称振子天线设计基础理论
半波对称振子天线设计基础理论
半波对称振子天线是一种常用的天线类型，具有较宽的频带、良好的方向图和极佳的输入驻波比性能。
其基础理论如下：
1. 振子长度：半波对称振子的长度为1/2波长，即L = λ/2。
当振子长度为半波长时，天线的辐射阻抗达到50Ω，从而与50Ω的传输线匹配。
2. 振子宽度：振子宽度一般为1/100-1/20波长。
振子宽度越大，天线的频带宽度越宽，但方向性较差。
振子宽度越小，则天线的频带宽度较窄，但方向性较好。
3. 振子位置：振子的位置一般选在天线的中心处。
当振子偏离中心时，方向图会产生副瓣。
4. 地面平面：半波对称振子天线需要一个地面平面作为反射面。
地面平面越大，天线的方向性越好。
5. 带宽：半波对称振子天线的频带宽度一般为10%-20%。
当频带宽度较宽时，天线的方向性较差，同时还会影响输入驻波比的性能。
6. 输入阻抗：半波对称振子天线的理论输入阻抗为75Ω。
为了与50Ω的传输线匹配，常采用具有阻抗转换功能的馈送系统，如斯密特馈线。
除此之外，半波对称振子天线还需要考虑其他因素，如天线的高度、材料、绝缘子等，以及天线与周围环境的电磁相互作用等。
微波技术与天线课程总结
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《天线技术基础》要点
第二章 对称阵子 理解对称振子的概念、辐射场计算方法(叠加原理)； 电流分布公式与各种不同长度对称振子的电流分布图象； 方向性函数表达通式与各种不同长度对称振子的方向图、方向性系数和有效 长度； 随振子长度的逐渐增大，其方向性系数、旁瓣电平和半功率宽度如何变化； 熟悉天线的辐射场幅度与辐射功率、方向性系数及距离的关系； 输入阻抗的计算思路和随振子长度的变化曲线。
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《天线技术基础》要点
第三章 阵列天线的方向性 二元阵的方向性函数与方向图(会描点绘图); 方向图相乘定理与应用； 均匀直线阵的方向性函数，会画阵因子的方向图，明确阵因子参数(半功率 宽度、零点位置，旁瓣电平等)的计算思路； 侧射阵、端射阵和斜射阵的实现条件、特性差异与原因； 可见区的概念、栅瓣抑制条件； 掌握地面影响的处理方法（镜像原理处理各种方向放置的单个与多个天线） 。
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并联混和支节)。
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《微波技术基础》要点
第三章 规则波导理论
TE10 模的场结构、管壁电流分布；
波导的单模传输条件、传输特性参数、等效阻抗； 波导中填充介质与否，波导的传输特性参数的计算。
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《微波技术基础》要点
第四章 其它形式的微波传输线 同轴线、带状线、微带的特性阻抗随结构参数的变化规律； 同轴线、带状线：主模(高次模)、横截面场结构； 微带：主模(高次模)、横截面场结构，等效介电常数； 耦合线：等效电路、奇偶模方法、特性阻抗。
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《微波技术基础》要点
第五章 微波谐振腔 为什么微波中不能用 LC 回路作为谐振器？ 微波谐振器与 LC 回路的异同点有哪些？ 品质因数的概念及公式； 传输线型谐振器，谐振波长的概念与计算。
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《微波技术基础》要点
天线镜像原理知识点总结
天线镜像原理知识点总结天线镜像原理是指当天线在一种介质中发射或接收电磁波时，会产生镜像天线在其他介质中的效应。
这种原理可以帮助人们更好地理解和设计天线系统，提高天线的性能和效率。
1. 天线基本原理天线是一种能够将电磁波转换为电信号或将电信号转换为电磁波的装置。
其主要由振子、辅助器件和馈线组成。
振子是天线的主体部分，能够通过与电磁场的相互作用产生电流，从而将电磁波转换为电信号或将电信号转换为电磁波。
辅助器件包括反射板、反射体、驻波器等，可以帮助提高天线的性能和效率。
馈线则用于将天线与电路系统连接起来，传输电信号。
2. 天线镜像原理的基本概念在天线系统中，当天线在一种介质中发射或接收电磁波时，会产生镜像天线在其他介质中的效应。
这种效应主要是由于电磁场在不同介质中的传播速度不同，从而导致电磁波在介质交界面上发生反射和折射。
这种反射和折射现象会使得电磁场在介质中形成镜像分布，从而产生镜像天线的效应。
3. 天线镜像原理的影响因素天线镜像原理的效应受到多种因素的影响，包括天线的类型、天线的位置、天线和介质的特性等。
不同类型的天线在不同位置和不同介质中会产生不同的镜像效应。
天线和介质的特性包括介电常数、导电率、透射率等，会影响电磁波在介质中的传播速度和反射折射情况，从而影响镜像效应的形成。
4. 天线镜像原理的应用天线镜像原理在天线系统的设计和优化中有着重要的应用价值。
通过合理地利用镜像效应，可以提高天线的性能和效率，减小能量损耗，改善信号传输质量。
在天线的定位、布局和调整中，也可以根据镜像效应来选择最佳的方向和位置，从而使得天线系统能够更好地与目标进行通信。
5. 天线镜像原理的发展趋势随着电子技术和通信技术的不断发展，天线镜像原理也在不断得到应用和完善。
新型材料的应用、天线结构的优化、电磁场理论的深入研究等，都为天线镜像原理的应用提供了更多的可能性。
未来，天线镜像原理将更加广泛地应用于无线通信、雷达检测、天体观测等领域，为人类的科学研究和生产生活带来更多的便利和进步。
天线辐射与接收的基本理论
1. 天线的定义
天线的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。
不同的无线电设备对天线的要求不同。
发射天线 电波
接收天线
馈线 发射机
馈线 接收机
机
图6-1-1 无线电设备的信道方框图
通信系统中的天线
2、天线的作用
能量的转换：自由空间的电磁能量与高频 电流能量的相互转换；
天线应有足够的工作频带。
天线常用的性能指标：
方向性图 方向性系数 增益 输入阻抗 驻波系数 效率
发射天线 电波 接收天线
馈线 发射机
馈线
接收机 机
影响天线性能指标的关键因素
天线电尺寸 天线的形状和结构 天线上的电流分布
6.2 基本振子的辐射
预备知识：时变场的达朗贝尔方程，滞后位及其解
辐射场的方向性
（f ，） sin
辐射场与方向有关。
方向性函数 （f ，） sin
E面方向性图为8字形。 H 面方向性图为圆形（轴对称）
二 对偶原理与磁流元的辐射
1、对偶原理
H＝
0
E t
Je
E＝-0
H t
0H 0
k 2 w20u0 , w 2 f 2 c /
0
1
36
109 ( F
/ m)
u0 4 107 (H / m)
0
u0 120 0
E
j 60Il sine jkr r
H
j Il sin e jkr 2r