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。
TD-LTE天线基础-天线原理及参数
波长
h
4
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
h
26
天线电参数-集束天线、多频天线
集束天线
多频天线
h
27
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
h
19
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
h
1
课程内容
天线原理及参数
h
2
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又可以接收无线电波：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）、交叉极化天线（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高。
为了便于介绍，先从天线的几个基本特性谈起。
（见下图）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。
天线方向图是空间立体图形，但是通常用两个互相垂直的主平面內的方向图来表示，称为平面方向图。
完整的华为《GSM基站天线选型》
MF002002 GSM天线选型
ISSUE1.0
MF002002 GSM 天线选型 ISSUE1.0
目录
目录
课程说明 .................................................................................................................................... 1 课程介绍...................................................................................................................................... 1 课程目标...................................................................................................................................... 1 相关资料...................................................................................................................................... 1
基站天线简介介绍
基站天线的应用场景
01
02
03
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
001 天线原理及选型
前向功率
典型值为 25dB 左右
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
Page 34
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，
HUAWEI Confidential
Page 17
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
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
Page 18
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
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
Page 16
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
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
Page 8
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
室内天线原理范文
室内天线原理范文室内天线是一种用于接收和发送无线信号的装置，通常安装在室内的墙壁上或屋顶上。
它通过接收来自无线信号源的电磁波并将其转换为电信号，或将电信号转换为电磁波并发送到外部，以进行无线通信。
室内天线原理基于电磁波传输和天线的特性。
室内天线使用的最常见的原理是接收天线和发射天线，下面将对这两种原理进行分析。
接收天线原理：室内接收天线的原理是基于电磁感应。
当电磁波经过接收天线时，会引发接收天线内部产生电流。
这是因为电磁波在天线中的电场分量和磁场分量会引发导体中的自由电子移动。
这导致在天线电极之间产生电压，即所谓的感应电压。
接收天线通常由一个或多个导体构成，如金属线或导电材料。
这些导体形成一个天线结构，使其能够捕获来自无线信号源的电磁波。
接收天线的设计中，其大小和形状可以根据接收频率进行调整，以最大限度地增强电磁波的接收效果。
一旦接收天线捕获到电磁波并产生感应电压，接下来需要将这个电信号传输给接收器进行处理。
为了确保有效的信号传输，接收天线通常与接收器之间通过电缆连接。
电缆的选择和连接方式取决于天线和接收器之间的距离、天线类型以及传输信号的频率。
发射天线原理：室内发射天线的原理是基于电磁振荡。
当发射机的信号被发送到发射天线时，电信号被转换为电磁波，并通过发射天线辐射到周围空间中。
发射天线的结构和形状与接收天线相似，但可能会略有差异，以适应不同的发射频率和功率要求。
发射天线的结构中包含一个或多个导体，可以是金属杆、金属拉杆或其他形状的导电材料。
这些导体与发射机连接，形成一个电路，该电路由发射机提供的电信号驱动，并将其转换为电磁场。
发射机提供的信号通常是一个完整的波形，其中包含一定的频率和振幅。
通过发射天线传输的电磁波具有与发射机中输入信号相匹配的频率和振幅。
需要注意的是，发射天线和接收天线在原理上是相似的，它们的区别主要在于电信号的转换方向。
接收天线将电磁波转换为电信号，而发射天线将电信号转换为电磁波。
天线的基本原理
天线的基本原理
天线是一种可以接收或发送无线电波的装置，其基本原理是利用电磁感应和辐射原理。
当电流通过天线中的导体时，会产生一个电磁场，这个电磁场随着电流的变化而变化。
当无线电波经过天线时，这个变化的电场和磁场会相互结合并沿着空间传播。
天线的设计和结构会影响其工作频率和辐射特性。
传统的天线通常由一个或多个导体构成，其中最常见的是直线型、对数螺旋型和偶极子型。
这些导体的长度通常是针对所需的工作频率进行优化的。
对于接收天线而言，当无线电波通过天线时，导体中的电流会产生辐射磁场，这个磁场会引起导体中的电荷移动，最终形成接收电流。
接收天线的性能受到很多因素的影响，包括频率、极化、天线的方向性以及环境的影响。
对于发送天线而言，当电流通过天线时，会在周围产生电磁场，并将电能转化为无线电波的形式辐射出去。
发送天线的效率与输入功率、天线损耗以及电磁场的辐射效果有关。
总的来说，天线的基本原理就是利用电磁感应和辐射原理，通过导体中的电流产生电磁场，并将电能转化为无线电波进行传输或接收。
这种原理被广泛应用于通讯、广播、雷达、卫星和无线电技术等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page17
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
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page14
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。
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page15
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
Page7
天线工作原理（续）
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page8
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
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page9
天线工作带宽
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。
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;
8.85dBd
2.15dB
2.15dBi
ERP
11dBi
EIRP
天线增益为11dBi 或8.85dBd
2.15dB
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page26
天线方向图
对称半波振子方向图 顶视 侧视
单极化和双极化天线对比
单极化 双极化
为了得到分集增益，物理上单极化天线需 要两根天线，安装会受到空间的影响。而 双极化天线内集成了两根天线，能够节省 安装空间。
振 子 磁场 电场
电波传输方向
分集距离 D
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page2
天线作用和安装位置
天线调节支架
基站天馈系统示意图
天线的作用：
抱杆（50~114mm） 接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
将馈管中的高频电磁能转化为自由 空间的电磁波； 反之将自由空间中的电磁波转化为 馈管中的高频电磁能。
板状天线
接地装置
主馈线（7/8’） 室内超柔跳线
室外跳线
走线架
天线原理及选型
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
目 录
1. 天线原理 2. 天线分类 3. 天线主要指标
4. 天线选型原则及流程
5. 天线新技术（主要应用于TD-SCDMA）
Page31
波束宽度（续）
例如：某一全向天线，增益 11dBi，水平波束宽度 360°，其垂直
波束宽度为：
32400 o 7.15 360 101.1
由于设计和制造工艺上的差异，实际全向天线的垂直波束宽度往 往比上述计算结果要小。两者差别越小，说明天线设计得越好。
Page23
天线主要电气指标
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page24
天线增益
增益是指在输入功率相等的条件下，
实际天线在最大辐射方向与理想的辐 射单元在空间同一点处所产生的场强 的平方之比，即功率之比。
Page29
波束宽度
在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余的
瓣称 为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。 称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越 强。——工程上一般用3dB波瓣宽度。 水平面方向图
- 3dB点 - 3dB点
垂直面方向图
Page18
按辐射方向划分
定向ห้องสมุดไป่ตู้线
全向天线
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page19
按外形划分
板状天线
帽形天线
鞭状天线
面状天线
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page22
目 录
3. 天线主要指标
3.1 天线电气指标 3.2 天线机械指标
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
1000mW (即1W)
1mW
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page16
目 录
1. 天线原理 2. 天线分类 3. 天线主要指标
4. 天线选型原则及流程
5. 天线新技术（主要应用于TD-SCDMA）
Page6
天线工作原理（续）
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
波长
1/4波长
1/2波长 1/4波长
1/2波长
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
全向天线方向图
定向天线方向图
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page27
天线其它电气指标
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page12
极化天线
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page13
极化天线（续）
单极化天线对比
垂直极化 水平极化
水平极化波的电场平行于水平面，在地面 上传播时损耗大；垂直极化波的电场方向 垂直于水平面，在地面上传播时损耗小。
60° (eg)
峰值
15°(eg)
峰值 - 3dB点
- 3dB点
3dB 波束宽度
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page30
波束宽度（续）
天线是一种能量集中的装置，在某个方向辐射的增强意味着其他方向 辐射的减弱。通常可以通过水平面波瓣宽度的缩减来增强某个方向的 辐射强度以提高天线增益。在天线增益一定的情况下，天线的水平波 束宽度与垂直波束宽度成反比，其关系可以表示为：
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。
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page10
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
Ga 10 lg 32400
其中：Ga为天线增益，单位：dBi； β 为垂直波束宽度，单位：角度； θ 为水平波束宽度，单位：角度。
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
光纤
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
Page4
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
Copyright © 2010 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.