天线简介
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。
手机天线简介

测试微波电路包括天线的散射参数。
三. 综测仪R&SCMU200 功能:
手机有源测试, 主要测试手机的发射功 率,接收电平和接收灵敏度,可以选择 不同的选件测试不同制式的手机,如 GSM900,GSM1800/1900, CDMA等。
四. 天线暗室
功能:
屏蔽外来的信号,减小内部反射, 主要部件包括金属屏蔽室和内部 的吸波材料。
天线的设计
客户提供手机,一般需要一个完整的可以工作的手机,另外还要一块单独 的电路板,单独的电路板用于调试天线的匹配,尽量保证有3个左右的支 架;设计之前需要和客户确认天线支架,电池,外壳,扬声器等器件是 否为最终量产用件,这些器件的改变都会对天线性能造成很大影响。
天线的测试
设计完天线的匹配后,需要测试天线的方向图,增益和效率等,判断天线的 辐射特性是否达到要求;在辐射特性达到要求后,再进行天线有源的测试, 有源测试包括天线的发射功率、接收电平和接收灵敏度等,给出测试报 告;天线的设计和测试是一个反复循环的过程,最终的目标就是使天线达 到所有的有源和无源指标。
天线参数
天线的阻抗匹配
天线输入端信号电压与信号电流之比,称为天线的输入阻抗。 输入 阻抗具有电阻分量 Rin 和电抗分量 Xin ,即 Zin = Rin + j Xin 。电抗 分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取,因此,必须使电 抗分量尽可能为零,也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。
在要求的工作频率内,驻波比小于3。
天线的效率应该在40%左右。
有源测试发射功率 GSM: 33±2(dBm), DCS: 30±2(dBm)。 有源测试接收灵敏度(误码率BER<2.4%条件下) GSM: -102(dBm), DCS: -100(dBm)。
卫星天线简介

1、卫星天线简介1.1、功用一般来说,天线口径越大,节目的信号越强,接收质量越高。
但考虑到成本、安装等因素,用户要求天线口径越小越好。
如亚洲3S上C波段国内数字节目只须1.5M或更小的中卫天线即可接收到高画质图像和伴音。
而Ku波段的节目,像韩星这样的直播卫星只须0.6M 甚至0.35M的中卫偏馈天线就可以。
但接收同样的节目,有些不同品牌、同样尺寸的天线却无法胜任,原因是天线的质量和精度不高,导致效率低,增益低,因此选择卫星天线的时候一定要选择中卫天线这样质量可靠,工艺精良, 精度高的名牌大厂的产品。
一面优质的卫星天线要求制作精度高,表面耐腐蚀,抗风能力强,效率高,增益高,经久耐用。
在发烧友和众多用户中,台湾中卫天线以同样价格上最好的质量;同样的质量上最低的价格被公认为普及型优质产品,南方一位个人用户10年前买的一面1.5M中卫天线,历经大雨和暴风的侵袭至今表面烤漆丝毫无损,毫无变形,完好如初。
1.2、分类卫星天线可分为正馈和偏馈两种。
正馈就是我们常说的大锅,接收C波段节目。
偏馈也叫小锅,接收Ku节目的。
C波段天线有1.35、1.5、1.8、2.1、2.4M等各种规格,在东北地区这几种规格完全可以满足接收国内所有频道以及凤凰卫视、CNN、BBC、NHK 等国际著名频道的需要。
目前美国驻沈阳总领事馆等一批重要外国驻沈机构以及大的星级宾馆也在使用中卫天线,其质量受到了用户的肯定。
Ku天线,常用规格有0.35、0.45、0.6、0.75、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5M等,完全可以满足东北地区个人、有线电视台站以及"村村通"工程的需求。
同正馈天线不同,偏馈天线外形呈椭圆形,表面弧度较浅、采用正装方式时仰角较正馈低20度左右。
1.3、类型1.3.1、中心聚焦卫星天线中心聚焦卫星天线一般称为正焦天线,又称抛物线天线,不论深浅,其天线盘面弧度皆呈抛物线。
中心焦天线特征为盘面正圆,高频头(LNB)置于天线的中央焦点。
5g天线简介介绍

化,可以降低干扰、提高信号质量,同时降低能耗。例如,采用波束成形技术 和大规模MIMO技术可以提高信号增益和覆盖范围。 • 优化设备布局和设计:通过对基站和移动设备的布局和设计进行优化,可以改 善覆盖效果和信号质量。例如,采用分布式天线系统和智能反射表面技术可以 提高覆盖范围和信号稳定性。 • 加强维护和管理:定期对5G天线进行维护和管理,包括清洁、检测和维修等 操作,可以保证设备的正常运行,延长使用寿命。同时,及时处理故障和问题 ,可以避免对整个通信系统造成影响。
03
5g天线的主要类型
5g天线的主要类型
• 5G天线是第五代移动通信技术(5G)中的重要组成部分,负 责在设备之间传输和接收高速数据信号。5G天线的性能直接影 响着无线通信的质量和效率。
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5g天线的设计要素
5g天线的设计要素
• 5G天线是第五代移动通信技术中的重要组成部分,它负责在移动设备与信号基站之间传输无线电信号。与4G技术相比, 5G技术对天线的性能、数量和布局等方面有更高的要求。
03
5g天线市场需求增长
随着各行业对5G网络的需求增长,未来5g天线市场的需求也将持续增
长,为5G技术的普及和发展提供强有力的支持。
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5g天线的发展趋势与挑战
5g天线的发展趋势
5g天线数量增加
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随着5G技术的足高速、低延迟的数据传输需求。
5g天线技术升级
低时延
5G技术具有低时延的特点 ,可以提供更快的响应速 度和更好的实时性。
高度可靠
5G技术具有高度可靠的特 点,可以提供更稳定的网 络连接和更好的服务质量 。
终端天线设计简介V1.0

极化损失 • 垂直极化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,发生极化损失。例如:用线极化天线接收圆极化波,只能接收到 来波的一半能量。
天线的基本性能参数
工作频率和带宽 输入阻抗 电压驻波比、回波损耗 方向图 方向性系数,效率,增益 极化方式 隔离度 TRP、TIS、SAR
7. 天线的隔离度
现在终端需要集成多个天线:GPS天线、WIFI/BT天线、多频段LTE天线、分集接收天线,多个天线放在一个有限 的结构内,需要考虑天线之间的相互耦合,常用隔离度来表征这种耦合的强弱
EE
E
Hale Waihona Puke BBB天线的基本性能参数
工作频率和带宽 输入阻抗 电压驻波比、回波损耗 方向图 方向性系数,效率,增益, 极化方式 隔离度 TRP、TIS、SAR
1. 工作频率和带宽
工作频率是天线最最基本的参数;无论是接收还 是发射天线,都是工作在一定的频率范围内的, 天线的带宽就是指天线有效工作的频率范围
工作频率和带宽 输入阻抗 电压驻波比、回波损耗 方向图 方向性系数,效率,增益, 极化方式 隔离度 TRP、TIS、SAR
4. 天线方向图
天线方向图是用于表征天线辐射性能的参数图形
• 完整的方向图是一个三维空间图形,习惯上采用极坐标绘制,以天线相位中心为球心(坐标原点), 角度表示方向,矢径长度表示测量的辐射特性(如:场强、增益等)的大小。
基站天线简介介绍

基站天线的应用场景
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移动通信网络
基站天线广泛应用于移动 通信网络中,如2G、3G 、4G、5G等网络,为手 机用户提供无线通信服务 。
无线局域网
无线局域网(WLAN)中 的接入点(AP)通常也配 备了基站天线,用于实现 无线数据传输和网络覆盖 。
其他无线通信系统
如无线城市、物联网( IoT)等无线通信系统, 也需要基站天线来实现信 号覆盖和服务。
城市智慧化
城市智慧化建设需要大量的传感器、摄像头等设备进行数据采集和传输,基站天线将为这 些设备提供稳定、高效的无线连接,推动城市智慧化的发展。对未来通信产业影响和价值提升网络性能
基站天线的技术创新和应用拓展将不断提升网络性能,满足人们对 高速、低延迟、大连接的需求,推动通信产业的快速发展。
降低成本
详细描述
增益是衡量天线性能的重要指标之一,通常用分贝(dB)表示。增益越高,天线 在特定方向上的信号传输距离越远。因此,在基站天线设计中,通常会追求较高 的增益以增强信号覆盖范围。
半功率角
总结词
半功率角是指天线在某个方向上的信号强度降低到最大值一半的角度。
详细描述
半功率角是衡量天线方向性的重要指标。半功率角越小,说明天线在各个方向上的信号强度越均匀, 信号覆盖范围也越广。在基站天线设计中,通常会追求较小的半功率角以提高信号覆盖效果。
辐射方向
由于定向基站天线具有明 显的辐射方向性,因此可 以针对特定方向进行信号 覆盖。
信号覆盖范围
由于其较强的方向性,定 向基站天线的信号覆盖范 围相对较小。
全向基站天线
3dB波束宽度
全向基站天线的3dB波束宽度通常在70-90度之间 。
辐射方向
天线知识培训
天线知识培训一、天线基本原理天线是无线通信系统中的重要组成部分,负责将电磁波传输和接收。
天线能够将电流元转换为电磁波,或者将电磁波转换为电流元。
其基本原理基于电磁波的传播和辐射。
二、天线类型与用途1. 按照工作频段:可分为超长波、长波、中波、短波、超短波以及微波等类型。
2. 按照方向性:可分为全向和定向天线。
3. 按照增益:可分为无源和有源天线。
4. 按照结构:可分为线天线和面天线。
不同类型的天线有不同的用途,例如长波天线用于通信和导航,短波天线用于电报通信和广播,超短波天线用于电视、雷达和移动通信等。
三、天线参数与性能1. 阻抗:天线的输入阻抗应与信号源的输出阻抗相匹配,以实现最佳传输效果。
2. 方向图:表示天线接收和辐射电磁波的方向和强度。
3. 增益:表示天线辐射或接收电磁波的能力,与天线的尺寸、形状和材料有关。
4. 带宽:表示天线的工作频率范围。
5. 极化:表示电场矢量的方向,影响着天线的性能。
四、天线辐射与传播天线的辐射原理是将电磁能转化为向空间发散的电磁波,或者将空间中的电磁波转化为电流元。
电磁波在传播过程中受到各种因素的影响,如空气阻力、地面反射等,形成不同的传播模式。
五、天线材料与工艺天线的材料和工艺对其性能有着重要影响。
常用的天线材料包括铜、铝、铁等金属材料,以及塑料、陶瓷等非金属材料。
工艺方面,需要考虑天线的精度、防腐、防水等因素。
六、天线设计与优化天线的设计过程需要考虑诸多因素,如阻抗匹配、增益、方向图、极化等。
现代计算机辅助设计软件的应用使得天线的优化设计成为可能,通过对天线结构、尺寸和材料等因素的调整,可以得到最佳的性能表现。
七、天线测量与调试天线的性能需要通过实际测量来评估。
测量内容包括阻抗、方向图、增益、极化等。
一旦发现性能不佳,需要进行调试,调整天线的结构、尺寸或工作参数等,以实现最佳性能。
八、天线干扰与防护天线在使用过程中可能会受到各种干扰,如其他电磁波的干扰、雷电的袭击等。
平顶天线简介介绍
天线方向问题
如果天线没有对准目标发射源,可能会造成信号接收不良。解决方 案是调整天线的方向,使其对准目标发射源。
05
平顶天线发展趋势与未来展望
平顶天线发展趋势与未来展望
• 平顶天线是无线通信领域中的一种重要天线,具有广泛的应用场景。它通常被用于各种无线通信系统中,如Wi-Fi、蓝牙、 Zigbee等,为现代智能家居、物联网、工业自动化等领域提供了可靠的无线通信支持。
平顶天线结构设计较为简单, 易于制造和安装。
性能劣势
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带宽限制
尽管平顶天线能在相对宽 的频带内实现良好性能, 但其带宽仍受限于特定频 率范围。
方向性较强
平顶天线具有较强的方向 性,若使用环境中的反射 或遮挡物可能导致信号衰 减。
环境适应性差
平顶天线的性能易受环境 因素影响,如建筑物、地 形等。
主要应用场景
01
场景1
无线通信:平顶天线广泛应用于无线通信领域,如移动电话、无线局域
网、卫星通信等。由于其高效的信号接收和发送能力,平顶天线成为了
这些应用中的重要组成部分。
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场景2
雷达系统:雷达系统需要精确测量目标的位置和速度。平顶天线可以实
现对不同方向的信号进行高效接收和发送,从而提高了雷达系统的探测
06
平顶天线典型案例分析与应用场 景展示
典型案例一:无线通信基站天线
无线通信基站天线是平顶天线的 一种常见应用,用于提供无线通
信服务。
这类天线通常安装在基站站房顶 部或铁塔上,具有较高的高度和
发射功率。
平顶天线的使用可以有效地提高 信号覆盖范围和通信质量,特别 是在山区、农村等复杂地形条件
卫星通信天线简介(1)
常用卫星通信天线简介天线是卫星通信系统的重要组成部分,是地球站射频信号的输入和输出通道,天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。
地球站与卫星之间的距离遥远,为保证信号的有效传输,大多数地球站采用反射面型天线。
反射面型天线的特点是方向性好,增益高,便于电波的远距离传输。
反射面的分类方法很多,按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线;按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线;按频段可分为单频段天线和多频段天线;按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。
下文对一些常用的天线作简单介绍。
1.抛物面天线抛物面天线是一种单反射面型天线,利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面,将馈源置于抛物面的焦点F上,馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列,如图1所示。
发射时信号从馈源向抛物面辐射,经抛物面反射后向空中辐射。
由于馈源位于抛物面的焦点上,电波经抛物面反射后,沿抛物面法向平行辐射。
接收时,经反射面反射后,电波汇聚到馈源,馈源可接收到最大信号能量。
图1 抛物面天线抛物面天线的优点是结构简单,较双反射面天线便于装配。
缺点是天线噪声温度较高;由于采用前馈,会对信号造成一定的遮挡;使用大功率功放时,功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。
2.卡塞格伦天线卡塞格伦天线是一种双反射面天线,它由两个发射面和一个馈源组成,如图2所示。
主反射面是一个旋转抛物面,副反射面为旋转双曲面,馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上,抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合,即都位于F2点。
从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面,在主反射面上再次被反射。
由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合,经主副反射面的两次反射后,电波平行于抛物面法向方向定向辐射。
对经典的卡塞格伦天线来说,副反射面的存在遮挡了一部分能量,使得天线的效率降低,能量分布不均匀,必须进行修正。
修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后,天线效率可提高到0.7—0.75,而且能量分布均匀。
目前,大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。
Antenna 讲义
天线测试
无源测试 (Passive atenna test)
增益:
增益系数表示天线的定向收益程度。定义:在同一距离及相同输入功率条件下,某天线在最大辐射方 向上的辐射功率密度和理想无方向性天线的辐射功率密度之比。 例如:如果用理想无方向性点源作为发射天线,需要100W输入功率,而用增益为G=13dB=20的某 定向天线作为发射天线,输入功率仅需100/20=5W。
1、尺寸越来越小; 2、频率越来越宽; 3、越来越便于设计; 4、成本越来越低;
9 • 2011 Lenovo Confidentntenna(对称振子天线)
10 • 2011 Lenovo Confidential. All rights reserved. ©
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ZL
6 • 2011 Lenovo Confidential. All rights reserved. ©
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天线简介
反射系数:反射波电压(或电流)与入射波电压(或电流)的比值。由于电压容易测 试,所以一般所指的反射系数都是电压发射系数,可以表示为
Z L ZO 0 IN d 0 Z L ZO
由公式可以看到,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(50欧 姆),此时无反射,能量完全给天线。 电压驻波比:如果ZL不等于Z0,反射系数一定不为0,此时天线输入端的电压与电流 均有入射波与反射波的叠加,电压振幅最大值与振幅最小值记为电压驻波比VSWR (Voltage Stand Wave Ratio)。
天线开发流程
为了确保测试结果的准确性,通常会把手机的零部件(尤其是天线附件的元器件)全部 装上,然后再进行无源测试。
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天线介绍版本历史版本/状态责任人发布日期备注V1.0 张鑫2010年7月天线简介第一版目录一、基础知识 (4)1.1天线的定义 (4)1.2天线的原理 (4)1.3天线的基本参数 (5)1.3.1 谐振频率 (5)1.3.2 增益 (5)1.3.3 驻波比 (6)1.3.4 极化 (7)1.3.5 辐射方向图 (8)1.3.6 波瓣宽度 (9)1.3.7 天线类型 (9)二、天线的类型与选购 (11)2.1 全向天线 (11)2.1.1 普通全向天线 (11)2.1.2 室内吸顶天线 (11)2.2 定向天线 (12)2.2.1 平板定向天线(Patch Antenna) (12)2.2.2 八木天线(Yagi Antenna) (14)2.2.3 抛物面栅状天线(Grid Antenna) (15)2.3 天线配件 (15)2.3.1 接头 (16)注解:如何辨别天线接头的公母类型 (19)2.3.2 射频电缆 (20)2.3.3 其他配件 (21)2.4 法律法规 (22)三、无线传输 (23)3.1影响室内无线传输的因素 (23)3.2 室外传输和增益选择 (24)3.2.1 视距传输(Line of Sight Propagation) (24)3.2.2 自由空间路径损耗与传输距离 (25)3.2.3 衰落余量和距离计算 (25)3.2.4 Fresnel Zone (26)3.2.5 计算举例 (26)一、基础知识1.1天线的定义天线(Antenna)是一种变换器,它把传输线上传播的导行波,变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。
天线是在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。
无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统,凡是利用电磁波来传递信息的,都依靠天线来进行工作。
此外,在用电磁波传送能量方面,非信号的能量辐射也需要天线。
一般天线都具有可逆性,即同一副天线既可用作发射天线,也可用作接收天线。
同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
这就是天线的互易定理。
1.2天线的原理当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b、c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。
1.3天线的基本参数1.3.1 谐振频率谐振频率与天线的电长度相关。
电长度通常是电线物理长度乘以自由空间中波传输速度与电线中速度之比。
天线的电长度通常由波长来表示。
天线一般在某一频率调谐,并在此谐振频率为中心的一段频带上有效。
但其它天线参数(尤其是辐射方向图和阻抗)随频率而变,比如同一款天线在2.4GHz和2.5GHz时的辐射方向图是有些许不同的。
波长、谐振频率的关系如下:天线还有一个和谐振频率有密切关系的参数叫带宽,代表了天线有效工作频率的范围,通常以其谐振频率为中心。
这也是我们常常可以看到某些无线局域网天线的工作频率表示为2.4GHz~2.5GHz的原因。
通常WLAN的工作频率在2.4GHz和5GHz两个频段。
所以我们用在这些无线设备上的天线都以这两个谐振频率附近为主。
另外也有一种宽频天线,指的是带宽特别大的天线,可以同时在多个频段工作,比如工作频率为800MHz~2.4GHz的天线,可用作GSM网络和WiFi网络的覆盖。
1.3.2 增益天线设计中,增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力的指标。
从理论的角度说,增益代表了在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。
它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。
实际使用中,我们更多地用增益表示天线功率放大倍数,数值越大表示射频信号的放大倍数就越大,也就是说当增益数值越大,信号越强,传输质量就越好。
增益的单位为dBi。
dBi和dB的计算方式一致Y为dBi数值,X为倍数,所以3dBi的天线大致将原信号放大了一倍。
理想情况下,增益和无线信号的发射功率的关系如下射频发射总功率(dBm)=射频信号发射功率(dBm)+天线增益(dBi)X= (10logX) dBm 例:1mW= 0dBm上式中X单位为mW(毫瓦)。
mW和dBm的对应表格如下。
比如我们有一个可拆天线的AP,其不带天线的射频信号功率是15dBm,那么我们配上一根5dBi的天线以后,该AP的发射总功率就可以达到20dBm,也就是100mW。
1.3.3 驻波比驻波比(SWR:Standing Wave Ratio)反映了天线各接口处与天线本身的阻抗匹配情形。
天线阻抗一般为50欧姆,当阻抗不能完全匹配时,电磁波的部分能量会反射回源,在馈线上形成一定的驻波,此时电波最大能量与最小能量比值就是驻波比。
不匹配时,发射机发射的电波将有一部分反射回来,在馈线中产生反射波,反射波到达发射机,最终产生为热量消耗掉。
接收时,也会因为不匹配,造成接收信号不好。
驻波比为1:1是理想情况。
1.5:1的驻波比在能耗较为关键的低能应用上被视为临界值。
而高达6:1的驻波比也可出现在相应的设备中。
极小化各处接口的阻抗差(阻抗匹配)将减小驻波比并极大化天线系统各部分之间的能量传输。
我们可以简单看一下驻波比和信号反射率的关系。
驻波比和反射率比如驻波比为1.5的天线,那么其96%的功率都有效的发射出去。
SWR还可以表示为ISWR(电流驻波比)、PSWR(功率驻波比)等。
通常我们用电压驻波比VSWR来表示天线系统的能量利用率。
其值和SWR相等,表达的是一个意思。
越低的VSWR代表了能量的泄漏、损耗越小,也就是说阻抗匹配程度越高。
高驻波比会导致馈线上电压及电流过高从而损坏器件。
所以一般的无线设备都会有一个最大VSWR值作为临界值。
1.3.4 极化所谓天线的极化,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。
所以目前现有的天线产品多数是采用垂直极化的方式。
需要注意的是,垂直极化波只能用垂直极化的天线接收,用水平极化的天线接收效果会非常差。
所以我们平时放置天线的时候需要注意摆放的角度,如果垂直极化的天线被水平摆放,那么接收垂直极化波时会有很大的极化损失甚至极化隔离,影响性能。
理论上来说,如果极化方向偏离45度角时,极化损失在3dB左右;如果偏离90度角,那么衰减会增加至20dB甚至完全隔离。
随着新技术的发展,又出现了一种双极化天线。
双极化天线组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线,并同时工作在收发双工模式下,有效保证了天线接收的良好效果。
目前双极化天线广泛用于移动通信系统以及微波骨干传输系统中。
1.3.5 辐射方向图辐射方向图是天线发射或接收相对场强度的图形描述。
由于天线向三维空间辐射,需要数个图形来描述。
如果天线辐射相对某轴对称(如双极子天线、螺旋天线),则只需一张方向图。
无线设备只有在彼此的辐射磁场内才能相互收发信号,因此辐射方向图是一个重要参数。
不同的天线供应商/使用者对于方向图有着不同的标准和制图格式。
如下图是一款全向天线的辐射图。
上图左边是水平方向(Azimuth)的辐射图,右边是垂直方向(Elevation)的辐射图。
读图时我们可以把水平方向图看作是为俯视图,观察天线在水平方向的辐射情况,于是我们可见它是一个360度的全方向辐射;然后在用垂直辐射图观察它的竖向剖面,可以了解其覆盖范围大致是从中心向上下两个方向延伸的覆盖。
辐射图的‘坐标’是由一系列角度和dB 的刻度线组成。
辐射图和‘坐标’交界处我们可以沿着圆周读出该点辐射的强度,刻度0dB表示场强最强,从外到里依次衰减。
从垂直辐射图看出,垂直于天线的辐射的角度在90度和270度左右时最强,角度越平行于天线(即与天线夹角越接近)其强度越小,因此我们在摆放全向天线时应该注意让天线的中心部分对准需要接收信号的无线设备,和其处在同一水平面上。
1.3.6 波瓣宽度波瓣宽度是定向天线常用的一个很重要的参数,它是指天线的辐射方向图中低于峰值3dB处所成夹角的宽度。
如果说天线的辐射图度量天线各个方向收发信号能力的一个指标,波瓣宽度则是对天线辐射的宏观体现。
对于全向天线,我们关注的是垂直波瓣宽度角,因为其水平方向波瓣宽度均为360°。
波瓣宽度反映了天线所能覆盖的范围大小,可以给我们在计算覆盖时做一个参考,大致估计天线的覆盖能力。
在远距离传输系统中,天线的波瓣宽度会决定工程架设的难度,覆盖的范围等因素。
上图为某垂直波瓣宽度为36°的全向天线辐射示意图。
天线辐射功率减半时换算成分贝为-3dB,此时的辐射角度对应了波瓣宽度,常作为判断天线辐射覆盖的主要依据。
所以对于此款天线36°角以外的辐射就忽略不计了,这样更有助于我们观察天线覆盖。
在垂直角36°的扇形区域内,该天线都能达到良好的覆盖,实际使用中,天线还会有自带或者人为调整的下倾角,以达到充分利用辐射的最佳覆盖效果。
1.3.7 天线类型从传播方向的角度说,天线可以分为全向天线和定向天线。
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,一般情况下增益越大波瓣宽度越小。
上图是两款全向天线的垂直辐射图。
可以看到左图辐射范围相对较小,能量较集;中右图其辐射范围比较大,能量比较分散。
所以我们可以得出左图的全向天线增益比较大。
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。
简单说下电磁波定向的方法。
如图6可见,我们在辐射源一边放上一块平板反射板,原先朝各个方向辐射的辐射源就会受到反射板影响,朝一个方向反射电磁波。
这就是平板定向天线的实现原理。
平板天线原理二、天线的类型与选购2.1 全向天线现有的全向天线外形一般是柱状,也叫半波双极子天线(dipole)。
相应的产品分室内和室外两种,最主要区别在增益的大小。
如果单是从增加覆盖的角度考虑,可以选用全向天线,因为不需要顾及天线的摆放、角度等问题,附带的延长线对一般用户来说非常方便,可以自由地放在桌面任何角落。