天线基础参数说明
天线参数的度量单位
天线参数的度量单位天线参数是描述天线性能的指标，包括增益、方向性、频率响应等。
这些参数通常以特定的单位进行度量，以便对天线进行准确的评估和比较。
下面将介绍几个常用的天线参数及其度量单位。
一、增益(Gain)增益是衡量天线辐射电磁波能力的重要参数，它表示天线相对于理想点源天线的辐射能力。
增益是以分贝(dB)为单位进行度量，通常用dBi表示。
例如，一个天线的增益为3dBi，意味着它相对于一个理想点源天线具有3dB的辐射能力。
二、方向性(Directivity)方向性是指天线在特定方向上辐射或接收信号的能力，它描述了天线辐射或接收模式的空间分布。
方向性通常用无量纲的方向图来表示，其中最大增益处对应的方向被定义为主瓣方向。
方向性也可以用分贝(dB)来度量，称为定向性因子。
例如，一个天线的定向性因子为10dB，表示它在主瓣方向上的增益是无方向性天线的10倍。
三、频率响应(Frequency Response)频率响应是指天线在不同频率下的辐射或接收能力。
它通常用功率或电压的响应值来表示，单位可以是瓦特(W)或伏特(V)。
例如，一个天线的频率响应为100W，表示它在特定频率下的辐射功率为100瓦特。
四、驻波比(VSWR)驻波比是评估天线匹配性能的重要指标，它表示天线输入端的驻波功率与匹配负载时的最小功率之比。
驻波比是无量纲的，通常用比值表示。
例如，一个天线的驻波比为1.5:1，表示驻波功率是匹配负载时最小功率的1.5倍。
五、极化(Polarization)极化是指电磁波的电场矢量相对于地面的方向。
常见的极化方式有水平极化、垂直极化等。
极化通常用线性极化度量，单位可以是分贝(dB)或无量纲的极化度。
例如，一个天线的极化度为20dB，表示它的极化效果比无极化天线好20dB。
天线参数的度量单位包括分贝(dB)、瓦特(W)、伏特(V)等。
这些参数和单位的准确描述和度量，有助于科学家、工程师和无线通信领域的专业人士对天线性能进行准确的评估和优化。
天线的基本参数
6.5 天线的基本参数自强●弘毅●求是●拓新（1）天线的基本参数电偶极子、小电流圆环和半波振子天线辐射场具有共 同的基本特性。
对于一般的天线，无论其结构如何复 杂，它们都有与电偶极子相类似的辐射场结构，即：电偶 极子E ˆ1 0 2 0I0L1 sin jexp jkr r任意 天线＝ 极化·幅度·电流·结构·距离·方向性·相位（1）天线的基本参数其中 极化因子：表示天线辐射场的偏振方向 幅度因子：表示辐射场的常数因子 电流：为馈电点的电流幅度，与发射功率相联系 结构因子：天线体空间几何结构 距离因子：是指天线相位中心点到场点的距离， 表征球面波能量的扩散 方向因子：表示天线辐射场的空间分布的特性 相位因子：表示天线与场点之间的相位差（2）天线的方向性函数天线在空间辐射电磁波具有方向特性，在某些方向上辐射能力强，而在另外一些方向上，辐射能力弱。
利用天线的这一特点实现电磁波信号的定向传输。
天线的方向性函数D 定义为：单位立体角辐射功率与单位立体角平均辐射功率之比。
PdP4πdΩdP S ( , )r 2 d d sin dd（2）天线的方向性函数D , dP PdΩ 4π4πS , r 2 S , r 2sindd4πF 2 , F 2 , sinddF 2 , ss归一化的方向性图表征天线在空间不同方向上辐射电磁能量强弱程度方向性系数F4π2 , sindds方向性系数是天线在空间辐射电磁波能量最强的方向在单 位立体角所辐射电磁波能量与单位立体角平均辐射电磁波 能量之比 .（3）天线的增益函数对理想天线，输入功率也等于天线的辐射功率。
但在实际工程应用上，输入能量并不完全被天线辐射出去，真正用于电磁波辐射的能量是输入功率的一部分。
如果天线的效率为 ，天线辐射的功率为 P Pin ，天线的增益函数G定义为G , dP Pind 4π D , F2 , Pin是输入功率D P dP / d Pin P / 4（3）天线的增益函数天线输入功率不完全被辐射的主要原因有：① 天线阻抗与发射机不匹配，导致电磁波被反射回 发射机； ② 部分变为天线近场的电磁能量； ③ 部分被天线体的非理想导体而热耗散；P辐射电磁波总功率 Pin 发射机输入总功率 （4）波束宽度波束宽度天线的方向性图呈现许多 花瓣形状，一般由主波束和 若干个副波束组成。
天线原理与设计—第一章天线参数
1.2 天线主要的特性参数
圆极化和椭圆极化
对于两个相互垂直的线极化波，当他们幅度相同 相位相差 90°是形成圆极化波，当他们幅度不同 的时候，则形成椭圆极化波。他们根据旋转方向 不同，又分为左旋和右旋。
1.2 天线主要的特性参数
天线的极化
• 当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致 时，接收到的信号都会变小，也就是说，发生极 化损失。 • 当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正 交时，例如用水平极化的接收天线接收垂直极化 的来波，或用右旋圆极化的接收天线接收左旋圆 极化的来波时，天线就完全接收不到来波的能量， 这种情况下极化损失为最大，称极化完全隔离。
辐射近场区的场以辐射场为主，但场随空间角度的分 布会随 R 的变化而变化，场的径向分量也有可能较大。 这一区域的范围一般定义为 （D > ）。 当天线的尺寸与波长相比很小时，这一区域可能不存 在。对于聚焦于无穷处的天线，这一区域也称为菲涅 耳(Fresnel)区。 远场区则是我们最关心的区域，我们的测量几乎都必 须在这个区域内进行。
1.1 空间源产生的场
L=lambda/2
L=3*lambda/2
1.1 空间源产生的场
一般根据R的变化可以将空间分为感应近场区、辐射近 场 区 （ 菲 涅 耳 区 Fresnel ） 和 远 场 区 （ 夫 琅 和 费 Fraunhofer）三个区，如图所示。
1.1 空间源产生的场
感应近场区的场主要是感应场，其外边界一般定义 为 ，其中，D为天线的最大尺寸，为 工作波长。如果天线是非常短的偶极天线，其外边界 定义为 。。
1.2 天线主要的特性参数
主瓣宽度
场强从主瓣最大值下降到最大值的0.707倍或功率从 主瓣的功率最大值下降到主瓣功率最大值一半时两 点之间的角度 主瓣宽度通常指方向 图某个截面内的主瓣 宽度。如果天线方向 图不是旋转对称的 ， 则各个截面内的主瓣 宽度不等。一般情况 下主要考虑 E 面和 H 面 内的主瓣宽度。
天线技术基础第2章天线的基本特性参数
第二章 天线的基本特性参数2.1 方向图函数和方向图天线的最基本特性是它的方向特性。
对发射天线来说，方向特性通常是表示在相同距离条件下天线的远区辐射场与它的空间方向之间的关系。
描述天线的方向特性，最常用的是方向图函数和方向图。
方向图函数是定量表示远区天线辐射能量在空间相对分布情况的一个参数，通常是指远区同一距离处天线辐射场强(或能流密度)的大小与方向坐标关系的函数。
若用图形把它描绘出来，便是天线方向图。
其中表示场强大小与方向关系的，称为场强振幅方向图，表示能流密度大小与方向关系的，称为功率方向图。
习惯上又把场强振幅方向图简称为场强方向图，或进一步简称为方向图。
把场强振幅方向图函数用),(θf 表示，或进一步简写成f (,)θϕ。
把最大值为1的方向图称为归一化方向图。
把归一化场强振幅方向图函数用F (,)θϕ表示，或进一步简写成F (,)θϕ。
方向图一般是三维立体图形。
为了简单，大多数实际应用场合中通常只画出两个具有代表性的正交平面上的方向图。
这两个正交的平面称为主平面。
主平面经常选取水平面(平行于地面的面)和垂直面(垂直于地面的面)，或E 面(包含天线最大辐射方向及其电场方向的面)和H 面(包含天线最大辐射方向及其磁场方向的面)。
有时也选取XY 面、YZ 面、ZX 面等。
在所有方向的辐射都相同的天线称为无方向性天线。
显然无方向性天线的立体方向图呈球状，它在任一平面的方向图均为园。
在某一平面上无方向性的天线称为该平面全向天线，它在该平面上的方向图为园。
天线的平面方向图有两种表示方式。
一种是以直角坐标表示的，称为直角坐标方向图.。
此时横轴代表角度(以度为单位)，纵轴代表函数值。
另一种是以极坐标表示的，称为极坐标方向图。
它用极角(射线与极轴的夹角)代表角度(以度为单位)，用射线的长度代表函数值。
极坐标方向图由于直观形象，应用很广。
天线的平面方向图一般呈花辫状。
我们把它的每一个辫称为波辫。
其中把包含最大辐射方向的一个辫称为主辫，位于主辫相反方向的辫称为后辫，与主辫完全相同的辫称为栅辫。
天线相关参数解释
天线相关参数解释天线相关参数解释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50Ω。
2、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。
3、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14dB。
4、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±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±45°极化⽅式。
卫星天线参数
卫星天线参数
卫星天线的参数包括以下几个方面：
1. 频率范围：指天线可以接收和发送的频率范围。
不同类型的卫星通信系统有不同的频率要求。
2. 增益：指天线在某个方向上的辐射功率相对于理想点源的辐射功率的增加倍数。
增益决定了卫星天线的接收和发送能力。
3. 馈电方式：常见的馈电方式有两种，一种是直馈方式，即天线与卫星通信设备直接相连；另一种是通过馈电系统进行传输，输出信号再经过馈电系统进入卫星通信设备。
4. 极化方式：指天线在信号传输中，电磁波的振动方向和
传播方向之间的关系。
常见的极化方式有水平极化、垂直
极化、圆极化等。
5. 天线类型：根据天线的结构和功能，可以分为平板天线、抛物面天线、喇叭天线、Horn天线等多种类型。
6. 天线尺寸：指天线的物理尺寸，包括直径、长度、宽度等。
天线尺寸的选择与实际应用场景和需求有关。
7. 通信覆盖范围：指卫星天线能够覆盖的区域范围，通常
由天线的波束和天线指向控制系统决定。
以上是一些常见的卫星天线参数，具体的参数会根据不同
的卫星通信系统和应用场景有所不同。
天线的五个基本参数
天线的五个基本参数
1 关于天线的五个基本参数
天线作为无线通讯的核心技术受到各路观众的广泛关注，五个主
要的 parametric 参数是天线特性的重要参考指标，包括增益、驻波比、半功率角、垂直波束宽度和水平波束宽度。
1 增益
增益(也被称为功率增益)是衡量天线收发能力的重要性能指标，
多用来衡量天线的信号增益真实性，一般越大表示接收和发射信号能
力越强。
一个常见单位是dBi，它是相对于理想天线的增益。
2 驻波比
驻波比是衡量天线稳定性的重要指标，表示通过某一频率的有功
功率与负载的比例，驻波比越高，表示天线稳定性越强。
3 半功率角
半功率角是衡量天线波束宽度的重要指标，是指在半功率容量点
(3dB点)处，天线发出和接收能量线与光轴之间夹角，这个角度越小，表示天线空间分布越集中，优度越高。
4 垂直波束宽度
垂直波束宽度是指一条水平线上，从天线输出的重要能量路径两
头向垂直方向投射的角度。
它受到天线结构的影响很大，我们一般认
为越窄的波束宽度，表示发射的范围越窄，表示天线的利用效率越高。
5 水平波束宽度
水平波束宽度是指一条垂直线上，从天线输出的重要能量路径两头向水平方向投射的角度，是衡量天线射向性的重要指标。
天线的水平波束宽度越窄，表示波束能量线对水平方向的散射越少，传输效率越高。
总之，增益、驻波比、半功率角、垂直波束宽度和水平波束宽度都是专业从事无线通信设计必备的参数，这五个参数从不同的角度反映了天线的性能，所有的参数都应该按照项目特点来进行综合评估。
天线的基本参数
1.1天线的基本参数从左侧的传输线的角度看，天线是一个阻抗（impedance）为Z的2终端电路单元（2-terminal circuit element），其中Z包含的电阻部分（resistive component）被称为辐射电阻（radiation resistance，R r）；从右侧的自由空间角度来看，天线的特征可以用辐射方向图（radiation pattern）或者包含场量的方向图。
R r不等于天线材料自己的电阻，而是天线、天线所处的环境（比如温度）和天线终端的综合结果。
影响辐射电阻R r的还包括天线温度（antenna temperature，T A）。
对于无损天线来说，天线温度T A和天线材料本身的温度一点都没有关系，而是与自由空间的温度有关。
确切地说，天线温度与其说是天线的固有属性，还不如说是一个取决于天线“看到”的区域的参数。
从这个角度看，一个接收天线可以被视作能遥感测温设备。
辐射电阻R r和天线温度T A都是标量。
另一方面，辐射方向图包括场变量或者功率变量（功率变量与场变量的平方成正比），这两个变量都是球体坐标θ和Φ的函数。
1.2天线的方向性（D，Directivity）和增益（G，Gain）D=4π/ΩA，其中ΩA是总波束范围（或者波束立体角）。
ΩA由主瓣范围（立体角）ΩM+副瓣范围（立体角）Ωm。
如果是各向同性的（isotropic）天线，则ΩA=4π，因此D=1。
各向同性天线具有最低的方向性，所有实际的天线的方向性都大于1。
如果一个天线只对上半空间辐射，则其波束范围ΩA=2π，因此D=4π/2π=2=3.01dBi。
简单短偶极子具有波束范围ΩA=2.67πsr，和定向性D=1.5（1.76dBi）。
如果一个天线的主瓣在θ平面和Φ平面的半功率波束宽度HPBW都是20度，则D=4πsr/ΩA sr=41000 deg2/(20 deg)*(20 deg) ≈103≈20dBi(dB over isotropic)。
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旁瓣抑制与零点填充 （Elevation Upper Side lobes & Null Fill） ） 下第一零点填充 - 对小区的覆 盖很重要
第一上行旁瓣抑制- 对减小从 邻小区来的同信道干扰很重要
无下倾 机械下倾 固定电子下倾 可调电子下倾 遥控可调电子下倾
机械电调可组合使用
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天线下倾
机械下倾 电下倾
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零值填充对天线辐射场的影响
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增益与长度的关系
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前后比（ 前后比（Front to Back Ratio） ）
主瓣最大值与后瓣最大值之比
后向功率 F/B = 10 log
(前向功率) 后向功率)
前向功率 typically ： 25dB
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Peak Peak - 3dB
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旁瓣（ 旁瓣（Sidelobes） ）
上副瓣抑制 (dB)
下副瓣抑制 (dB)
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dBd and dBi
理想点源（无耗均匀辐射器） 理想点源（无耗均匀辐射器）
2.15dB
eg: 半波振子
0dBd = 2.15dBi
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波束宽度（Beamwidth）
3dB Beamwidth Peak - 3dB
10dB Beamwidth Peak - 10dB 120° ° (eg) Peak Peak - 10dB
60° (eg) °
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极化方式（ 极化方式（Polarization） ）
Vertical
Horizontal
+ 45degree slant
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- 45degree slant
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V/H (Vertical/Horizontal)
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驻波比（ 驻波比（VSWR） ）
前向: 前向 10W 50 ohms 反向: 反向 0.5W
9.5 W
Return Loss： 10log(10/0.5) = 13dB ：
VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)
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Elevation Half Power Beamwidth (deg)
65?Azimuth Beamwidth 90?Azimuth Beamwidth 110?Azimuth Beamwidth
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Antenna (顶视)
全向阵列“Omnidirectional array” 全向阵列“
接收功率：4mW
扇区天线“Sector antenna” 扇区天线“
接收功率：8mW
10log(8mW/1mW) = 9dBd
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<1.5 Γ=(VSWR-1)/(VSWR+1) VSWR=(1+ Γ)/(1- Γ) RL=-20lg Γ
驻波比对系统传输的影响 1.4和1.5的驻波比，在反射系数上仅差3.3% 对RF功率辐射的影响差别较小
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Slant (+/- 45°) °
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垂直线极化（Linear,vertical） ±45 °双线极化（dual linear ±45 ° slant）
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天线3dB角、挂高、俯仰角以及天线覆盖距离之间的关系 角 挂高、 天线
天 线 架 高 H 地 势 高 度 3dB 角
tg(θ-ΦE3dB/2)=H/L1 θ θ（下倾角 ） tg(θ+ Φ θ
E3dB/2)=H/L2
L1 L2 地 面
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例：1个 dipole 个
接收功率：1mW
多个 dipole组阵 组阵
接收功率：4 mW
GAIN= 10log(4mW/1mW) = 6dBd
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电调下倾原理示意
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不下倾
电调下倾
机械下倾
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电调下倾与机械下倾
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天线增益与方向图半功率波瓣宽度关系曲线
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增益与波束宽度的关系
25 22.5 20 17.5 15 12.5 10 7.5 5 2.5 0
Gain (dBi)
2
4
6
8
10
ห้องสมุดไป่ตู้12
14
16
增益（ 增益（Gain） ）
天线辐射能量集束程度和能量转换效率的总效益 G（θ、φ）=4π U（θ、φ）/PA 单位：dBi G’= GA/ GA0 单位：dBd 0dBd=2.15 dBi
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下倾角（ 下倾角（Down Tilt） ）
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半波振子（Dipoles）
Wavelength 1/4 Wavelength 1/2 Wavelength 1/4 Wavelength 1/2 Wavelength Dipole
1800MHz ：166mm 900MHz ：333mm
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雷
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电性能参数测试
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工作频段（ 工作频段（Frequency Range） ） GSM 900 : 870-960MHz 870CDMA824-896MHz，1850CDMA824-896MHz，1850-1990MHz 1710GSM 1800 : 1710-1880MHz 8901710GSM 双频 : 890-960MHz & 1710-1880MHz PHS1900：1895－ PHS1900：1895－1920MHz 扩频通信：2403－ 扩频通信：2403－2483MHz
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水平波瓣3dB宽度 宽度 水平波瓣 （3dB Beam width Horizontal） ）