(完整版)天线原理介绍
完整版天线基本原理
完整版天线基本原理天线是一种将电磁场能量转换成电信号或者将电信号转换成电磁场能量的无线通信线路组件。
它是无线通信系统的重要组成部分，通过接收和发射电磁波，将信息传递至接收器或者环境中。
1.天线的基本原理天线的基本原理是根据远离电流源的点的法向辐射电场的方向来确定。
当电流通过导线时，会在其周围产生电磁场。
这个电磁场包含自电场和磁场两部分。
2.天线的结构天线的常见结构包括金属导线、金属片和金属网格等。
导线型天线广泛应用于各种通信系统中，如普通天线、微带天线、螺旋天线等。
导线型天线通常由金属材料制造，包括铜、铝和银等。
导线的长度和形状会影响天线的工作频率和辐射模式。
3.天线的工作原理天线的工作原理可以简单描述为接收和发射电磁场能量。
当电磁波到达天线时，它们会在导线上引起电磁感应现象，导致电子在导线中运动，进而形成感应电流和电磁场。
接收天线将电磁波转化为电信号，通过连接到接收器或接收电路的导线将信号传递给接收器，然后接收器将其转化为有用的信息。
发射天线接收到电信号后，将其转化为电磁波，并通过导线发射出去。
4.天线的工作频率和辐射模式天线的工作频率是天线接收和发射电磁信号的频率范围。
不同类型的天线对应不同的工作频率范围。
天线的长度和形状会影响天线的共振频率。
天线的辐射模式是指天线在不同方向上的辐射能力，它受到天线的结构和工作频率的影响。
辐射模式通常用辐射图来表示，辐射图描述了天线在各个方向上的辐射能力。
5.天线的增益和效率天线的增益是指天线在一些方向上辐射能量的能力，与参考天线（理想天线）相比较。
增益越大，则天线在特定方向上的辐射能力越好。
天线的效率是指天线将输入能量转换为输出能量的比率。
天线的效率受到天线材料、结构和工作频率的影响。
提高天线效率的方法包括减少导线损耗、减少表面反射损耗等。
6.天线的常见类型常见的天线类型包括偶极子天线、螺旋天线、微带天线、天线阵列等。
偶极子天线是最常见和最简单的天线，它由两个导线构成，用于发射和接收电磁波。
有关天线的知识点总结
有关天线的知识点总结一、天线的工作原理天线的工作原理可以简单地理解为两个方面：接收信号和辐射信号。
当接收信号时，天线将接收到的电磁波转换成电信号；而在辐射信号时，天线将电信号转换成电磁波辐射出去。
这样一来，天线就起到了收发信号的作用。
二、天线的分类根据不同的分类标准，天线可以分为很多种类。
其中最常见的分类方法有以下几种：1. 按照频率分类：根据天线工作的频率范围不同，可以分为超高频天线、甚高频天线、超高频天线、微波天线等；2. 按照结构分类：根据天线的结构和形状不同，可以分为偶极子天线、单极天线、方向性天线、非方向性天线等；3. 按照用途分类：根据天线的用途不同，可以分为通信天线、导航天线、雷达天线、电视天线等。
三、天线的特性1. 增益：天线的增益是指天线辐射的电磁波功率与理想点源辐射的电磁波功率的比值。
增益越高，天线的辐射效率越高。
2. 阻抗：天线的输入阻抗是指天线在工作频率下的端口电阻。
一般来说，天线的阻抗要与传输线的阻抗匹配，否则会导致信号回波，影响通信质量。
3. 方向性：天线的方向性是指天线在空间中辐射和接收电磁波信号的能力。
方向性越好，天线的指向性就越强。
4. 带宽：天线的带宽是指天线可以工作的频率范围。
一般来说，带宽越宽，天线的适用范围就越广。
四、天线的设计和调试天线的设计和调试是天线工程师的主要工作之一。
在设计天线时，需要考虑到天线的工作频率、带宽、增益、方向性等参数，并根据具体的应用场景选择合适的天线结构和材料。
在调试天线时，需要使用专业的测试设备进行天线的性能测试，一般包括驻波比测量、辐射图测量、方向图测量等。
五、天线的应用天线的应用非常广泛，几乎涵盖了各个领域。
在通信领域，天线用于手机、基站、卫星通信等设备；在雷达领域，天线用于目标探测和跟踪；在导航领域，天线用于车载导航、航空导航等设备；在电视领域，天线用于接收地面数字电视信号等。
总的来说，天线作为一种重要的通信装置，在现代社会中有着不可替代的作用。
天线基本原理及常用天线介绍
25
电压驻波比（VSWR）对网络的影响：
VSWR 反射功率比 辐射功率减少 减少百分比
3.0
25%
2.15dB
40%
2.0
11%
0.86dB
18%
1.8
8%
0.67dB
14%
1.5
4%
0.36dB
8.0%
1.4
2.8%
0.21dB
4.7%
1.3
1.7%
0.13dB
2.9%
1.2
0.8%
0.07dB
三个及三个以上工作频段（不同制式）的宽频
天线。正如前边所介绍的：
806~869 824～896 870～960
806～960MHz 一副天线
1710～1880 1850～1990 1920～2170
1710~2170MHz 一副天线
31
806~960MHz的超宽频天线
现在的一副天线相当于原来的三副天线， 并且具备电调功能，既提高了产品性能，又在很大程度上降低了天线的生产3成2 本
峰值
- 3dB点
Peak - 3dB
15° (eg)
Peak
10dB 波束宽度
- 10dB点
120° (eg)
峰值 - 10dB点 Peak - 10dB
32° (eg)
Peak
Peak - 3dB
俯仰面即垂直面方向图
Peak - 10dB 16
方向图旁瓣显示
上旁瓣抑制 下旁瓣抑制
17
8、方向图在移动组网中的应用
1.1%
26
多径传播与反射
27
用分集接收改善信号电平
28
二、几种常用天线的介绍
天线的原理
天线的原理
天线是无线通信系统中的重要组成部分，它的原理是通过接收或发射电磁波来进行无线信号的传输。
天线的原理涉及到电磁学和无线通信技术，下面将对天线的原理进行详细的介绍。
首先，天线的原理可以通过电磁学来解释。
根据麦克斯韦方程组的理论，当电流通过导体时会产生电磁场，而天线就是利用这一原理来进行信号的收发。
当天线接收到电磁波时，电磁波会感应导致天线中的电流产生变化，从而产生电压信号。
而当天线被用于发射信号时，电流通过天线会产生电磁波，从而进行信号的发射。
因此，天线的原理可以通过电磁学来解释，它是利用电磁场的感应和辐射来进行无线信号的传输。
其次，天线的原理还涉及到无线通信技术。
在无线通信系统中，天线是起到信号的收发作用的重要部分。
通过天线的接收和发射，可以实现无线信号的传输和通讯。
在接收端，天线接收到的电磁波会转化为电信号，然后经过解调等处理过程，最终转化为人们可以理解的语音、图像等信息。
而在发射端，电信号会经过调制等处理，然后通过天线转化为电磁波，进行无线信号的发射。
因此，天线的原理与无线通信技术密切相关，它是实现无线通信的重要环节。
总之，天线的原理涉及到电磁学和无线通信技术，通过利用电磁场的感应和辐射来进行无线信号的传输。
天线在无线通信系统中扮演着重要的角色，它的原理是实现无线通信的基础。
通过对天线原理的深入了解，可以更好地理解无线通信系统的工作原理，为无线通信技术的发展和应用提供理论基础。
希望本文对天线的原理有所帮助，让读者对天线的工作原理有更清晰的认识。
天线工作原理与主要参数
天线工作原理与主要参数(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--天线工作原理与主要参数一、天线工作原理与主要参数<BR>天线是任何一个无线电通信系统都不可缺少的重要组成部分。
合理慎重地选用天线，可以取得较远的通信距离和良好的通信效果。
(一)天线的作用<BR>各类无线电设备所要执行的任务虽然不同，但天线在设备中的作用却是基本相同的。
任何无线电设备都是通过无线电波来传递信息，因此就必须有能辐射或接收电磁波的装置。
所以，天线的第一个作用就是辐射和接收电磁波。
当然能辐射或接收电磁波的东西不一定都能用来作为天线。
例如任何高频电路，只要不是完全屏蔽起来的，都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波，或者从周围空间或多或少地接收到电磁波。
但是，任意一个高频电路并不一定能作天线，因为它辐射和接收电磁波的效率很低。
只有能够有效地辐射和接收电磁波的设备才有可能作为天线使用。
天线的另一个作用是”能量转换”。
大家知道，发信机通过馈线送入天线的并不是无线电波，收信天线也不能直接把无线电波送入收信机，这里有一个能量的转换过程，即把发信机所产生的高频振荡电流经馈线送入天线输入端，天线要把高频电流转换为空间高频电磁波，以波的形式向周围空间辐射。
反之在接收时，也是通过收信天线把截获的高频电磁波的能量转换成高频电流的能量后，再送给收信机。
显然这里有一个转换效率问题。
天线增益越高，则转换效率就越高。
(二)天线的分类<BR>天线的形式繁多，按其用途可以分为发信天线和收信天线；按使用波段可以分为长、中、短、超短波天线和微波天线、微带天线等。
此外，我们还可按其工作原理和结构来进行分类。
<BR>为便于分析和研究天线的性能，一般把天线按其结构形式分为两大类：一类是半径远小于波长的金属导线构成的线状天线，另一类是用尺寸大于波长的金属或介质面构成的面状天线。
简述天线的工作原理
简述天线的工作原理
天线是无线通信系统中的一个重要部件，其工作原理是将电磁波转换为电信号或者将电信号转换为电磁波。
天线的接收功能是通过接收电磁波并将其转换为电信号。
当电磁波通过天线时，它会产生一个交变的电场强度和磁感应强度。
这些交变的电场和磁场会在天线中激发电荷和电流。
随后，电荷和电流会在天线的导线或者其他导体中传递，并经过放大和处理最终转换为电信号。
天线的发送功能是通过将电信号转换为电磁波并传输出去。
当电信号通过天线的导线或者其他导体时，它会产生一个交变的电流。
这个交变的电流会在天线中激发一个交变的电场和磁场。
随后，这个电场和磁场会形成一种电磁波，并以光速传播出去。
天线的工作原理可以总结为以下几点：
1. 天线接收电磁波并将其转换为电信号。
2. 天线发送电信号并将其转换为电磁波进行传输。
3. 天线通过激发交变的电场和磁场来实现电信号和电磁波之间的转换。
4. 天线的导线或者其他导体中的电荷和电流在工作过程中起到关键作用。
通过天线的工作原理，无线通信系统可以实现信号的传输和接收。
不同类型的天线有不同的设计和工作原理，例如定向天线，全向天线等，可以根据实际应用的要求进行选择和使用。
接收天线原理
接收天线原理
天线是一种用于接收和发送无线电信号的装置。
它通过将无线电频率的电磁波转换为感应电流或电压来实现。
天线原理主要可以分为辐射原理和感应原理。
在辐射原理中，天线将电流或电压转化为电磁波并辐射出去。
当射频电流通过天线时，天线的长度和形状会决定辐射的频率和方向。
辐射原理包括了共振原理和辐射功率原理。
共振是天线的一种重要特性，它使得天线在特定频率下具有最大的效率。
当天线长度和形状与电磁波的波长相匹配时，共振就会发生。
这样，射频能量被最大程度地转换为电磁波并从天线辐射出去。
辐射功率原理则描述了天线辐射出的电磁波功率与天线上的电流相关。
天线上的电流越大，辐射出的电磁波能量就越大。
天线的结构和材料的特性也会影响辐射功率。
另一种天线原理是感应原理，它是天线接收无线电信号的过程。
感应原理基于法拉第电磁感应定律，当无线电波通过天线时，它会在天线上感应出电流或电压。
通过将感应电流或电压放大和解调，我们可以将无线电信号转换为可听见或可见的信号。
总之，天线原理涉及了辐射和感应两个方面。
通过合理设计天线结构、选择天线的长度和形状，天线可以实现对特定频率的电磁波的辐射或感应，从而实现无线通信。
（完整word版）天线基本原理
（完整word版）天线基本原理第⼀讲天线基本原理⼀、天线的基本概念1．天线的作⽤在任何⽆线电通信设备中，总存在⼀个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置，这个装置就是天线。
天线的作⽤就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间⽆线信道，或从空间⽆线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。
2．天线问题的实质从电磁场理论出发，天线问题实质上就是研究天线所产⽣的空间电磁场分布，以及由空间电磁场分布所决定的电特性。
空间任何⼀点的电磁场满⾜电磁场⽅程——麦克斯韦⽅程及其边界条件。
因此，天线问题是时变电磁场问题的⼀种特殊形式。
从信号系统的⾓度出发，天线问题可以理解为考察由⼀个电磁波激励源产⽣的电磁响应特性。
从通信系统的⾓度出发，天线可以理解为信号发射和接收器，收发天线之间的⽆线电信号强度满⾜通道传输⽅程和多径衰落特性。
3．对天线结构的概念理解采⽤不同的模型，对天线可以有不同的理解。
典型的模型⽐如：●开放的电容[思考] 野外电台或电视发射塔，⽆线电视或电台接收机，为什么能构成⼀个天线，其电流回路在什么地⽅？●开放的传输线从传输线理论理解，天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰开。
●TM mn型波导将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导，则对应的传输波型是TM型波，但在传输过程中不断遇到波导的不连续性，因此不断激励⾼次模。
由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构波的形成都需要波源和传输媒质。
在⼀盆⽔中形成机械波纹，可以使⽤点激励源产⽣波，并在⽔⾯上传播。
波的传播特性只与媒质特性有关⽽与波源⽆关。
将⼀个⾁包⼦扔出去，这个⾁包⼦可能产⽣不同的结果，或者被狗吃了，或者掉在什么地⽅了，都与扔包⼦的⼈不再有任何关系。
⽽对天线来说，馈点的激励源就是这种波源，天线导体和外界空间就是传输媒质。
不过电磁波的传输媒质可以是真空。
[思考] 电磁波具有波粒⼆象性。
频率越低，波动性越强；频率越⾼，粒⼦性越强。
所以光波主要表现出粒⼦性，⽽长波表现出波动性。
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可能产生的三阶交调 频段（MHz） 860~890
916~973
925~940 948~966 1785~1845 1830~1860 2115~2160 2095~2140
可能产生的五阶交调 频段（MHz） 850~900
897~992
920~945 942~972 1765~1865 1820~1870 2100~2175 2080~2155
900MHz： 最小： 3m
建议：6m 1800MHz： 最 小 ： 2m
建议：4m
天线原理—天线基本概念
应用 环境
密集建筑区 (室内)
密集建筑区 (室外)
一般城镇 (室内)
一般城镇 (室外)
农村
极化分集 增益(dB)
空间分集 增益(dB)
3.7
5.0
4.7
3.3
4.0
3.7
5.7
4.7
2.7
5.3
可靠性能的测试
振动试验
风洞试验
天线指标测试
高低温湿热试验
汽车模拟试验
淋水试验
Thanks!
结论
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶不落入到Rx的接收 范围，五阶落入到Rx的
接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
天线原理—天线基本概念
前后比较差
前后比较好
天线原理—天线基本概念
实际站点的后瓣、旁瓣信号过强的原因分析
1、天线本身指标不合格，前后比、旁瓣不理想 2、扇区规划不合理、主方向反射、折射严重（如玻璃外墙阻挡、金属物质遮挡等）
反射信号过强
反射信号减弱
反射信号
阻挡大楼
扇区偏移20度
扇区主方向
反射信号
阻挡大楼 扇区主方向
0.5
11.0
8.0%
0.36
14.0
4.0%
0.17
15.5
2.8%
0.12
17.5
1.7%
0.07
21.0
0.8%
0.03
天线原理—天线基本概念
天线调节支架
抱杆 接头密封件
绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
室外馈线
接地装置
馈线卡 馈线过线窗
主馈线（7/8“） 室内超柔馈线
防雷保护器 基站主设备
天线原理—天线基本概念
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－旁瓣抑制、零点填充、波束下倾角
上旁瓣 (dB)
下旁瓣 (dB)
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－前后比 前后比是指扇形天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比
后向功率
前向功 率
前后比(dB) = 10 log
前向功率 后向功率
，典型值约为25dB
目的是尽可能减少后向辐射功率
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－极化 无线电波振动的平面称为它的极化面
垂直方式 + 45斜角
水平方式 - 45斜角
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－极化 • 即一个单元中有两个天线 • 两个天线中的波是相互独立的
V/H (垂直/水平)
斜角 (+/- 45°)
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－极化
天线原理—天线基本概念
采用频谱仪测试其上行（825~835MHz）底噪：-80~-90dBm之间
换上常规天线，测得RSSI值为-84dBm
将天线放倒，测得RSSI值为-110dBm
小结：最终判定为外界干扰信号所致。
天线指标测试
天线辐射参数的测试
天线指标测试
电路参数的测试
交调测试仪
网络分析仪
天线指标测试
波长
1/2 波长
半波振子是天线的基本辐射单元
1/4 波长 1/2 波长
1/4 波长
半波振子
天线原理—天线基本概念
小于半波长
半波长
大于半波长
天线原理—天线基本概念
半波振子
天线原理—天线基本概念
基站天线组成(定向）
天线原理—天线基本概念
基站天线组成（全向）
天线原理—天线基本概念
室内分布天线组成
天线原理—天线基本概念
天线的辐射原理：
天线原理—天线基本概念
电磁波辐射与场区的划分
(a) 感应近场 (b) 辐射近场 (c) 辐射远场
R1 0.62 D3 / R2 2D2 /
天线实际使用区域为辐射远场区
天线原理—天线基本概念
半波振子
根据C（光速）=f（频率）×λ（波长） 得出波长与频率成反比 频率越低，波长越长，天线越大
cos2
其中， 为极化匹配因子， 为来波与接收天线的夹角。
接收天线 垂直（或水平）极化 垂直（或水平）极化
垂直极化
发射天线 垂直（或水平）极化 水平（或垂直）极化
45度极化
极化匹配因子 1 0 1/2
极化损耗(dB) 0
无穷大 3dB
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－交叉极化比
天线原理—天线基本概念
天线互调是指当两个或多 个发射频率信号经过天线时， 由于天线的非线性而引起的 与原信号频率及倍频有和差 关系、并落在接收频带内的 射频信号。这些信号电平足 够大时，就会造成系统性能 下降。
天线原理—天线基本概念
移动通信系统 电信CDMA800
移动GSM900
移动EGSM900 联通GSM900 移动GSM1800 联通GSM1800 联通WCDMA
天线原理—天线基本概念
方向图：
水
由三维辐射立体图转化成的二维
平
面
平面图形，包括水平面方向图及
垂直面方向图。
垂 直 面
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数－波束宽度
3dB 波瓣宽度 峰值 - 3dB
60° (eg)
峰值 峰值 - 3dB
10dB 波瓣宽度 峰值 - 10dB
120° (eg)
峰值
峰值 - 10dB
驻波测试主意事项： 1）测试环境：空旷无遮挡 2）校准：需把转跳线一起校准 3）接头：质量要好
天线 N型公头跳线
螺纹拧固
一体化结构
天线原理—天线基本概念
无源交调（PIM）：当两个频率f1和f2输入到天线，由于非线性 效应，天线辐射的信号除频率 f1 和 f2 外，还包括有其他频 率，如 2f1-f2 和 2f2-f1 (3阶) 等。
电信 CDMA2000
下行频段（ MHz） 870~880
935~954
930-935 954~960 1805~1825 1840~1850 2130~2145 2110~2125
上行频段 （MHz） 825~835
890~909
885-890 909~915 1710~1730 1745~1755 1940~1955 1920~1935
天线原理—天线基本概念
驻波比：天线高效率辐射的基本指标要求。
在全频段内考察VSWR，取最大值为指标。 评估举例：指标为1.5，所有频点都需要优于该指标。
VSWR
3.0 2.0 1.8 1.5 1.4 1.3 1.2
减小的天线辐射功率
回波损耗
(dB)
％
反射功率 (dB)
6.0
25%
1.25
9.5
11%
单锥全向吸顶
双锥全向吸顶
天线原理—天线基本概念
增益、方向图和天线尺寸之关系 将“轮胎”压扁，信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大。
天线原理—天线基本概念
增益、方向图和天线尺寸之关系
天线增益的几个要点：
➢天线是无源器件，不能产生能量。天线增益只是将能量有效 集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。
➢天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长。 增益每提高3dB，天线体积变大一倍。
G
D
10
log10
(
H
C
3dB V
3dB
)Hale Waihona Puke 。 对于基站天线，C取33000较为合适
➢天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。
天线原理—天线基本概念
基站设置----站高：35米， 下倾角度：10度 垂直面波束宽度14度
垂直面波束宽度7度
垂直面波束宽度 14度 7度
上3dB覆盖点 667.84米 307.19米
主瓣顶点 198.49米 198.49米
下 3dB覆盖点 114.48米 145.79米
主瓣覆盖距离 553.36米 161.4米
天线原理—天线基本概念
天线辐射参数
辐射参数: 主瓣； 副瓣； 半功率波束宽度； 前后比； 交叉极化鉴别率； 增益； 上旁瓣抑制； 下零点填充； 波束下倾角；
天线原理介绍
京信通信系统（中国）有限公司 2010年12月
天线原理—天线基本概念
天线的定义 能够有效地向空间某特定
方向辐射电磁波或能够有效地 接收空间某特定方向来的电磁 波的装置。 天线的功能：
能量转换－导行波和自由 空间波的转换；
定向辐射（接收）－具有 一定的方向性。
天线的辐射原理：
传输线 终端张角传输线 对称振子