天线带宽计算
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。
微带天线q值 带宽的计算公式
微带天线q值带宽的计算公式
微带天线的Q值和带宽是设计和优化微带天线的关键参数之一。
Q值表示微带天线在某个频率处的无功损耗与有功辐射功率之比，而带宽则是微带天线在频率范围内具有一定的工作性能，如增益、阻抗匹配等。
因此，对微带天线的Q值和带宽进行准确的计算非常重要。
以下是微带天线Q值和带宽的计算公式：
1. Q值的计算公式：
Q = f0 / Δf
其中，f0为微带天线的谐振频率，Δf为微带天线的谐振频率下降至其最大值的两个相邻频率之差。
Q值越大，微带天线的无功损耗就越小，能够提高微带天线的性能。
2. 带宽的计算公式：
BW = f2 - f1
其中，f1和f2分别为微带天线在工作频段内的下限频率和上限频率。
带宽越宽，微带天线的工作频段就越广泛，能够适应更多的应用场景。
需要注意的是，以上计算公式只适用于较简单的微带天线结构，对于复杂的微带天线结构，需要借助仿真软件进行更准确的计算和优化。
- 1 -。
WIFI6空口速率计算
WIFI 6空口速率计算WIFI 6，高速率（建链速率）由五个因素决定。
空口速率=MIMO数x1/（symbol+GI）xbit/子载波x编码率x有效子载波数量1.天线或信号流的数量通俗讲，就是天线的数量。
以华为的AP4050DN为例，2.4G是MIMO 2*2，在计算最高建链速率的时候，该数值为2.5G也是MIMO 2*2，在计算最高建链速率的时候，该数值也为2。
国内友商有一款三射频的AP，一个2.4G射频（MIMO 2*2），第一个5G射频（MIMO 2*2），第二个5G射频（MIMO 4*4）。
在市场宣称该AP有8条流。
怎么说呢？不严谨。
在AP与STA通信的时候，实际的建链速率“就低不就高”。
例如，AP为MIMO 4*4，终端为MIMO 2*2，那么实际工作在MIMO2*2状态。
2.Symbol与GI长度Symbol就是一个信号。
相邻的两个Symbol之间需要有一定的空隙（GI），以避免Symbol之间的干扰。
“Symbol + GI”的倒数，就是一秒钟能传出去多少个Symbol。
从11ac到11ax，由于使用的FFT阶数不一样，Symbol和GI的数值有些变化。
3.编码方式编码方式，说白了，就是要在1个Symbol里面承载尽量多的bit。
从11abg，到11n，到11ac，到11ax，一直在干这事儿。
目前最高效的编码方式是1024QAM，即1个Symbol可以包含10个bit的数据。
4.码率码率，就是在原始的信息里，加入一些用于纠错的码。
用冗余换取高可靠度。
由于纠错码的引入，会导致真实传输的速率有所下降。
在信道信噪比较高的时候，就会采用5/6码率，这样传输速率最高。
5.有效子载波数量在11ac及之前，采用64阶FFT，也就是把20MHz切成64个子载波。
到了11ax，采用256阶FFT，将20MHz切成256个子载波。
每个子载波承载1个symbol。
有一点需要注意，子载波的带宽倒数，就是Symbol的时间长度。
路由器基准带宽算法
路由器基准带宽算法首先，先给速率计算公式：速率（Mbps）= 1/符号长度(us)* 有效子载波个数* 每个子载波承载有效bit数* 码率* 天线数目后面我们就开始介绍每个参数的含义（以AC为例，也就是802.11ac，也就是常说的WiFi 5协议）；1. 符号长度在WiFi协议中，一个做完IFFT后插入GI的时域上的一段数据，称为一个符号，即symbol。
显然，暂不论一个symbol内包含什么内容，一个符号长度越长，则速率越低。
因为单位时间发出的符号数越少。
那么1/符号长度(us)其实代表1秒钟可以传输的symbol数量。
使用us做单位，是为了速率单位直接就是Mbps。
那么如果还可以得到每个symbol包含的数据bit数，不就可以得到每秒钟发出的数据比特数了吗？单位就是Mbps；而对于802.11ac，其最小的symbol长度3.6us。
（详情可关注后续的文章介绍）2. 有效子载波个数其实这里的全称应该是有效子载波的个数/symbol。
对于802.11ac协议来说，最高支持160MHz带宽，在这个带宽上，有效子载波的个数是：484-16=468个（参见802.11ac 协议）(其中，484是子载波总个数，16是导频个数，468就是有效的数据子载波个数)3. 每个子载波可以承载的有效bit数那有了有效子载波的个数，为什么还需要每个子载波可以承载的有效bit数？因为子载波的单位并不是bit啊（而最后的速率是bps），每个子载波可以承载的有效bit数的单位可以理解为：bit/数据子载波；根据802.11ac的协议，最高可以支持256QAM，也就是一个子载波最高可以承载8bit的比特数，即256=2^8；4. 码率知道BCC编码的可能会对此有所熟悉。
BCC作为一种冗余编码，具有一定纠错能力，但是代价是牺牲了一部分速率。
802.11ac中的最高码率是5/6。
也就是说发出6个数据，最多有5个是有效数据。
5. 天线数目天线数量很好理解。
5G系统中BBU与RRU之间前传接口(CPRI)带宽计算
5G系统中BBU与RRU之间前传接口(CPRI)带宽计算发布时间：2017-08-22 10:22:57来源：5G通信技术标签：5G资源复用1 5G系统中前传(Fronthaul)的含义及考虑因素 (R3-160754)在RAN3 #91bis会议的R3-160754：Fronthauling: Motivations and Constraints 中，Mitsubishi Electric分析了Fronthauling的基本概念，对其动因和局限进行了简单分析。
5G系统中采用C-RAN架构，它可以通过网络功能虚拟化实现硬件资源的共用和扩展。
C-RAN下，小区间的移动性多在CU内部完成，而不再需要通过外部接口。
如果传输网提供路由和复用特性，则BBU和RRU之间不再是1对1 的关系了，它们之间可以动态影射，实现资源的动态复用。
C-RAN下，通过CU/DU功能切分，实现BBU资源的集中化，可以降低OPEX和CAPEX。
具体体现在以下几个方面：降低站址需求降低安全风险共享机房资源(空调/电源)Mitsubishi认为Fronthualing包括CU与DU之间的接口，以及支撑该接口的底层网络。
“Fronthauling is a mean enabling to split RAN functions and locate them partly in a Central Office and partly distribute them. It includes the interfaces between central and distributed functions, and the underlying network that transports the interfaces.”需要说明的是，早期规范讨论过程中，CU/DU切分考虑高层和底层等多种选项。
目前高层(1~3层)确定选用选项2，底层仍需进一步讨论，但是物理层BBU与RRU之间的带宽资源需求最大，因此Fronthaul多集中在分析BBU与RRU之间的传统的CPRI接口。
天线型号下倾角计算器
15.7222574 4583.54601 15.0115484 1527.53837 14.3521269 916.150622 13.7382735 653.994219 13.1650853 508.248189 12.6283343 415.415883 12.1243557 351.075494 11.6499564 303.830165 11.2023417 267.64625 10.7790547 239.030575 10.3779268 215.820687 9.99703605 196.606281 9.63467344 180.42834 9.28931375 166.611991 8.95959143 154.668524 8.6442801 144.23534 8.34227515 135.037737
农村
2865
7° 25 m Dmax (m)
2865
8° 25 m Dmax (m)
2865
6° 35 m Dmax (m) 市区
1002
7° 35 m Dmax (m)
Page 1
253929703.xls
5.5
221
1002
8° 35 m Dmax (m)
垂直波瓣宽度(3dB带宽) = 天线安装高度(m) = 下倾角 Dmin (m) 6 198
Page 3
253929703.xls 7 垂直波瓣宽度(3dB带宽) = 7° 9 天线安装高度(m) = 40 m 6.5 覆盖距离 6.5 下倾角 Dmin (m) Dmax (m) 6 0 653.994219 infinite 8.5 1 18.2356235 infinite 7 14 15 7 10 8.5 8 8 8 8 9 9 9.5 9.5 6 8 9 7 6 13 10.8 9 9 11 7 5.4 9 7.5 7.5 10 12 12 9 6 6 7.5 7 10 7 12.5 8.5 12.5 8 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 17.325608 16.4909666 infinite infinite 垂直波瓣宽度(3dB带宽) = 天线安装高度(m) = 下倾角 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
3dB带宽、截止频率、通频带等概念的定义
3dB带宽的定义、理解dB是功率增益的单位，表示一个相对值。
当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时，可按公式10lgA／B计算。
例如：A功率比B功率大一倍，那么10lgA／B＝10lg2＝3dB，也就是说，A的功率比B的功率大3d B；如果A的功率为46d B m，B的功率为40dBm，则可以说，A比B大6d B；如果A天线为12dBd，B天线为14dBd，可以说A比B小2dB。
dBm是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：10lg功率值／1mW。
例如：如果发射功率为1mW，按dBm单位进行折算后的值应为：10lg1m W／1mW ＝0dBm；对于40W的功率，则10lg（40W／1mW）＝46dBm。
3dB带宽是通过功率得出的，简单的讲就是指损耗下降3dB时对应的频率间隔，是带宽的定义，你可以把13GHz带宽示波器前端看作是一带通滤波器，若该滤波器的带宽足够高，所有信号会都进来，反之，信号的高频成分会被滤掉（衰减掉），因此您可以画一个功率/幅值vs频率曲线图，当输入一13GHz正弦波，其示波器上显示的幅值是被测对象实际幅值的70.7％左右，换算成dB值是， -3dB,换算成功率是半功率点，这就是-3dB带宽的定义。
-3dB带宽的理解-3dB带宽指幅值等于最大值的二分之根号二倍时对应的频带宽度。
幅值的平方即为功率，平方后变为1/2倍，在对数坐标中就是-3dB的位置了，也就是半功率点了，对应的带宽就是功率在减少至其一半以前的频带宽度，表示在该带宽内集中了一半的功率。
3dB--指的是比峰值功率小3d B（就是峰值的50％）的频谱范围的带宽；6dB--同上，6dB对应的是峰值功率的25％。
截止频率用来说明电路频率特性指标的特殊频率。
第九讲 天线的宽带化技术
9.2 宽带化-粗导体振子
谐振天线具有较小的带宽，如非常细导体（
South China University of Technology
L/2a=2500）的半波振子的带宽为8%。
随着半径增大，半波振子的输入阻抗实部变小，
且随频率变化而变缓，因此，增加导体直径可以 提高半波振子的带宽，例如，当L/2a=50时，带宽 可以提高为16%。
天线 Antennas
第9讲 天线的宽带化技术
谢泽明
华南理工大学电子与信息学院 eezmxie@
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
South China University of Technology
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
锥台天线
锥台天线（Discone antenna）：双锥天线的锥由
下图为锥形单极子的输入天线阻抗曲线。
South China University of Technology
曲线表明，双锥天线可以达到2:1的阻抗带宽要求，
双锥天线对角度的依赖大于对长度的依赖。
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
把锥形技术技术用于笼形天线，可得双锥笼形天
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相对带宽： 窄带 ≤1% 宽带 %1≤…≤25% 超宽带（UWB） ≥25%或带宽≥500Mbps 欧洲：3.4GHz-4.8GHz和6GHz-8.5GHz 美国： 3.1GHz至10.6GHz
为什么需要这么宽的带宽？
2We 0 r ab Qr Pr 2t 0m 0nGs
1 a 2 a 0.35 90 1 a 1 Gs 2 0.35 a 2 120 60 1 a ２ ａ 120
Qc
Rmn Lmn / Cmn
Rmn Zin 1 jQ f / f mn f mn / f Rmn 1 jQS S f / f mn f mn / f
如果馈线的特征阻抗等于 则： Z in Rmn Z in Rmn
Rmn
4 1 2 2 Q S
影响带宽的因素 宽长比(W/L) 介质损耗角正切 变化方向 增加 品质因素的变化
1
对带宽的影响 BW 增大 BW 增大
Q r 变小， Q sw 变小
tan
变大
Q d 变小
Q r 变小， Q sw 变小
Q r 变小， Q sw 变小， Q c 变大
相对介电常数 基板的厚度
r
变小 增大
BW 增大 BW 增大
每个天线都有其中心工作频率； 在偏离中心工作频率时，天线的某些电性能将会下 降； 电性能下降到容许值的频率范围，就是天线的带宽。
绝对带宽 相对带宽 宽带
BW ( Hz ) f H f L
fH fL BW RBW 100% 100% f0 f0
K 2
fH K fL
L 0
'
1 Z in 1/ Rmn j Cmn 1/ ( Lmn )
1 Z in 1/ Rmn j Cmn 1/ ( Lmn ) Rmn 1/ Gmn
mn 1/ LmnCmn
2 We CmnV / 2 Q 2mn 2mn 2 P V / Rmn
t
skin
1 Qd tan
s Qsw Qr 1 s ｔ Ｈ＝ ｒ－１ e
ｔ s＝1－3.4Ｈe ＜0.06 1600 3 5.6 s＝1－3.4Ｈe + 3 Ｈe -100Ｈe ｒ
ｔ 0.06 0.16
120 tGr 1 Q tan r ab 1 3.4 H e t 120
电磁耦合馈电模型
辐射贴片
矩形槽
共面波导
缝隙耦合馈电模型
共面波导馈电模型
带宽(BW)往往以输入端电压驻波比系数(VSWR)的 值小于某给定值的频率范围来表示，若给定的 VSWR值为 ，则VSWR< 的频带宽度BW为：
1 BW QT
1 1 1 1 1 QT Qr Qc Qd Qsw
1/2
1 1 4 1 2 2 1 Q S
S f f mn f mn 1 f Q
1/2
fH fL 1 RBW 100% 100% f mn Q
同轴探针馈电模型
微带线侧馈模型
介质基板1 介质基板2 馈线 接地板
单频天线：只有一个带宽频带 双频天线：比如手机天线900MHz和1900MHz 3G：WCDMA 1940MHz-1955MHz(上行) 2130MHz -2145MHz(下行) TD-SCDMA 1880-1920MHz、2010-2025MHz CDMA2000 1920MHz -1935MHz(上行) 2110MHz -2125MHz(下行) 三频天线：比如手机要集成蓝牙等功能。
一、基本途径：降低等效谐振电路Q
二、增加额外谐振点：附加寄生贴片、采用 LC谐
振电路、加载短路探针
三、附加阻抗匹配网络四、其他途径
ISM频段（使用无需注册） 美国：工业（902-928MHz） 科学研究（2.42-2.4835GHz） 医疗（5.725-5.850GHz） 欧洲：900MHz的频段则有部份用于GSM通信，用 于ISM的低频段为868MHz和433MHz。 因此，现在很多数据传输天线都是基于这些频段来 设计。
BW
3dB
fH fL
3dB
对于窄带：
f0 BW
f0 BW Q0
平均存储能量 Q 能量损耗/秒 Wm We Pl
先用软件仿真，然后观察仿真图获得一个带宽（技 术含量低） 做实验获得带宽（要是结果不满足要求……） 理论计算带宽，与设计相辅相成，动态设计（高级）