子模块一 天线技术

1、天线的定义 、 天线是用来完成辐射和接收无线电波的装置。 天线是用来完成辐射和接收无线电波的装置 2、天线的分类 、 天线根据作用可分为： 天线根据作用可分为： 发射天线是无线电波的辐射器， 发射天线是无线电波的辐射器，它将天线电波有效地辐射 到天空中； 到天空中； 接收天线是辐射场的接收器， 接收天线是辐射场的接收器，它接收来自空间的相应频率 的无线电波， 的无线电波 ， 并将其变成高频电流或导引波由馈线传输给接 收机。 收机。 如果按照天线的结构形式，天线可以分为： 如果按照天线的结构形式，天线可以分为： 线状天线； 线状天线； 面状天线。 面状天线。
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模块学习目标
了解无线电波的传播特性、 特点、 了解无线电波的传播特性 、 特点 、 影 响因素； 响因素； 了解表征衰落特性的常用数字特征； 了解表征衰落特性的常用数字特征； 理解掌握多经效应、 理解掌握多经效应 、 阴影效应产生的 原因及产生的衰落； 原因及产生的衰落； 理 解 Okumura-Hata 模 型 、 COST231 Walfisch-Ikegami模型和通用校正模型 模型和通用校正模型 的适用场合； 的适用场合； 掌握利用曲线法计算中值传输损耗。 掌握利用曲线法计算中值传输损耗。
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子模块一的内容
天线的定义、 天线的定义、分类及理论 天线的主要技术指标 移动通信的天线 智能天线技术
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二、天线的主要技术指标
1、天线的方向性 、 天线的方向性是指天线向一定方向辐射或接收电磁波的能力。 天线的方向性是指天线向一定方向辐射或接收电磁波的能力。 天线的方向性通常用方向图来表示。 天线的方向性通常用方向图来表示。 方向图是天线的辐射作用在空间分布情况的图解表示， 方向图是天线的辐射作用在空间分布情况的图解表示 ， 图 2-1 为天线的垂直方向图。 为天线的垂直方向图。 移动通信系统中，常用的对称振子叠放天线方向图如图2-2所 移动通信系统中 ， 常用的对称振子叠放天线方向图如图 所 示。
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二、天线的主要技术指标
6、天线的半功率角度 、 半功率角度是指辐射功率不小于最大辐射方向上辐射功率一半 的辐射扇面角度。 的辐射扇面角度。 7、天线的效率 、 天线的效率表示天线辐射功率的能力； 天线的效率表示天线辐射功率的能力； 天线的效率定义为天线辐射功率与输入功率之比。 天线的效率定义为天线辐射功率与输入功率之比。
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子模块一的内容
天线的定义、 天线的定义、分类及理论 天线的主要技术指标 移动通信的天线 智能天线技术
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基站天线
在移动通信系统中，通常分为基站天线和移动台天线。 在移动通信系统中，通常分为基站天线和移动台天线。 1、基站天线的分类： 、基站天线的分类： 按照天线的辐射方向可以分为定向天线和全向天线（ 按照天线的辐射方向可以分为定向天线和全向天线（亦称无方 向性天线） 向性天线）： 全向天线的水平方向图为一个圆； 全向天线的水平方向图为一个圆； 定向天线的水平方向图为一个确定的方向， 定向天线的水平方向图为一个确定的方向 ， 辐射方向的范 围用半功率角描述，角度越小，方向性越尖锐。 围用半功率角描述，角度越小，方向性越尖锐。 根据调整方式可以分为机械天线和电调天线。 根据调整方式可以分为机械天线和电调天线。 根据极化方式可以分为双极化天线和单极化天线。 根据极化方式可以分为双极化天线和单极化天线。
图2-1 天线的垂直方向图
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二、天线的主要技术指标
2、天线的增益 、 天线的增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力 ，它是选择基站天线最重要的参数之一。 它是选择基站天线最重要的参数之一。 增益的单位用dBi或dBd表示。 dBi是相对于全向辐射的参考 或 表示。 增益的单位用 表示 是相对于全向辐射的参考 在各方向的辐射是均匀的； 值，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于半波振子天线的参考 相对于半波振子天线的参考 值。 两者之间的关系是： 两者之间的关系是：dBi=dBd+2.15。 。
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二、天线的主要技术指标
4、天线的输入阻抗 、 天线的输入阻抗是指天线馈电端输入电压与输入电流的比值。 天线的输入阻抗是指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， 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 馈线的特征阻抗。 馈线的特征阻抗。 当天线的输入阻抗与馈线阻抗匹配时， 当天线的输入阻抗与馈线阻抗匹配时 ， 馈线所传送功率全部 被天线吸收， 被天线吸收， 否则将有一部分能量反射回去而在馈线上形成驻 波，并将增加在馈线上的损耗。 并将增加在馈线上的损耗。 移动通信天线的输入阻抗应做成50 纯电阻 ， 以便与特性阻 纯电阻， 移动通信天线的输入阻抗应做成 抗为50 的同轴电缆相匹配。 的同轴电缆相匹配。 抗为
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一、天线的定义、分类及理论 天线的定义、
3、天线的理论基础 、 研究天线问题，实质上是研究天线产生的空间电磁场的分布以 研究天线问题， 及由空间电磁场分布所决定的天线特征。 及由空间电磁场分布所决定的天线特征。 求解天线问题实质上是求解电磁场方程并满足其边界条件。 求解天线问题实质上是求解电磁场方程并满足其边界条件。所 以天线问题实质上是电磁场问题。 以天线问题实质上是电磁场问题。 天线的理论基础是电磁场理论。 天线的理论基础是电磁场理论。
现代移动通信技术基础
移动通信系 张敏
课程目录
模块一 模块二 模块三 模块四 模块五 模块六 模块七 模块八 基础知识模块 天线与无线电波传播模块 无线组网技术模块 信源编码与信道编码模块 数字调制技术模块 扩频通信与码分多址技术模块 移动通信特有的交换技术模块 抗干扰和衰落通信模块
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本模块的学习目标
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二、天线的主要技术指标
（a）垂直极化 ）
（b）水平极化 ）
（a）+45°的倾斜极化 ） °
（b）-45°的倾斜极化 ） °
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二、天线的主要技术指标
在移动通信系统中，在基站密集的高话务地区，广泛采用双极 在移动通信系统中， 在基站密集的高话务地区， 化天线，就其设计思路而言，一般分为： 化天线，就其设计思路而言，一般分为： 垂直与水平极化方式； 垂直与水平极化方式； ±45°极化方式。 °极化方式。 性能上± ° 极化方式优于垂直与水平极化方式， 性能上 ±45°极化方式优于垂直与水平极化方式 ，因此目前大 部分采用的是± °极化方式。 部分采用的是±45°极化方式。 双极化天线组合了+45°和 -45°两幅极化方向相互正交的天线 ° 双极化天线组合了 ° ，并同时工作在收发双工模式下。 并同时工作在收发双工模式下。 大大节省了每个小区的天线数量； 大大节省了每个小区的天线数量； 同时由于± °为正交极化， 同时由于±45°为正交极化，有效保证了分集接收的良好效 果（其极化分集增益约为5dB，比单极化天线提高约 其极化分集增益约为 ，比单极化天线提高约2dB）。 ）
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二、天线的主要技术指标
5、天线的倾角 、 当天线垂直安装时，天线辐射方向图的主波瓣将从天线中心开 当天线垂直安装时， 始沿水平线向前。为了控制干扰，增强覆盖范围内的信号强度，即 始沿水平线向前。为了控制干扰，增强覆盖范围内的信号强度， 减少零凹陷点的范围，一般要求天线主波束有一个下倾角度。 减少零凹陷点的范围，一般要求天线主波束有一个下倾角度。 天线下倾有两种方式：机械的方式和电调方式。 天线下倾有两种方式：机械的方式和电调方式。 机械天线即指使用机械调整下倾角度的移动天线， 机械天线即指使用机械调整下倾角度的移动天线，机械天线 的天线方向图容易变形，其最佳下倾角度为 ° ° 的天线方向图容易变形，其最佳下倾角度为1°~5°； 电调天线即指使用电子调整下倾角度的移动天线， 电调天线即指使用电子调整下倾角度的移动天线，电调天线 改变倾角后天线的方向图变化不大。 改变倾角后天线的方向图变化不大。 天线倾角定义了天线倾角的范围，在此范围内， 天线倾角定义了天线倾角的范围，在此范围内， 天线波束发生 的畸变较小。机械下倾角度过大，会造成波束的畸变。 的畸变较小。机械下倾角度过大，会造成波束的畸变。
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一、天线的定义、分类及理论 天线的定义、
按照工程对象可分为： 按照工程对象可分为： 通信天线； 通信天线； 广播电视天线； 广播电视天线； 雷达天线等； 雷达天线等； 按照天线所使用的频率，可以分为： 按照天线所使用的频率，可以分为： 长波天线； 长波天线； 中波天线； 中波天线； 短波天线； 短波天线； 超短波天线。 超短波天线。 在移动通信系统中，通常分为： 在移动通信系统中，通常分为： 基站天线； 基站天线； 移动台天线。 移动台天线。
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基站天线
工程中常使天线辐射体中心距铁塔3/4波长以上长度时， 工程中常使天线辐射体中心距铁塔 波长以上长度时，可使无 波长以上长度时 方向性天线真圆性变好， 或者使定向性天线获得理想的方向性。 方向性天线真圆性变好， 或者使定向性天线获得理想的方向性。 如果天线存在反射器，则应使反射器离开塔体尽量远一些。 如果天线存在反射器，则应使反射器离开塔体尽量远一些。 （3）为提高天线辐射效率，必须实现天馈线系统的阻抗匹配。 ）为提高天线辐射效率，必须实现天馈线系统的阻抗匹配。 在天馈线系统中，阻抗匹配程度用电压驻波比（ 在天馈线系统中，阻抗匹配程度用电压驻波比（VSWR）描述。 ）描述。 VSWR常在 常在1.05~1.5以内，阻抗匹配程度越高，VSWR越小。 以内， 越小。 常在 以内 阻抗匹配程度越高， 越小 （4）频带宽。 ）频带宽。 移动通信天线，均应要求能在宽频带范围内工作， 移动通信天线，均应要求能在宽频带范围内工作，能实现收发共 就是说天线的工作频带不仅要考虑收发信全频段， 用。就是说天线的工作频带不仅要考虑收发信全频段，还要考虑其 收发信的双工间隔以及保护间隔。 收发信的双工间隔以及保护间隔。
学习完本模块，您将能够： 学习完本模块，您将能够：
掌握天线的定义及理论基础； 掌握天线的定义及理论基础； 理解与实践相关的天线的主要技术指 标； 了解天线的分类、基站天线的要求； 了解天线的分类、基站天线的要求； 理解天线的选择； 理解天线的选择； 掌握智能天线的组成； 掌握智能天线的组成； 了解智能天线的优点及应用； 了解智能天线的优点及应用； 掌握地形地物的分类； 掌握地形地物的分类；