天线基本知识及天线选型 16
16-圆极化天线 天线原理介绍
察以及广播电视等方面有着重要的应用。
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
16.2 圆极化天线机理
我们已经知道实现圆极化
y t增加，z固定
的条件：等幅、正交、相 位差900的两个线极化波。 在时间域，即在与传播方 向正交的任一平面上，圆 极化波的电场随时间的旋 转方向总是向着相位滞后 的一方旋转。与传播方向 构成右（左）手螺旋关系 的波，称为右（左）旋圆 极化波。
Hale Waihona Puke GPS卫星South China University of Technology
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
P29
欧盟GIOVE卫星
South China University of Technology
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
圆极化天线可以接收任何线极化的来波。
South China University of Technology
北斗开放频段： GPS开放频段： L1：1575.42 MHz 上行：1610-1626.5 MHz 下行：2483.5-2500 MHz L2：1227.6 MHz L5：1176.45 MHz 卫星导航终端手持应用要求——天线小型化
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。
天线基本原理及一般选型原则
二.天线辐射电磁波的基本原理
导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射， 辐射的能力与导线的长短和形状有关.如由于两导线的距离很
近，且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱。如果将 两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动 势方向相同，因而辐射较强。当导线的长度 L远小于波长时，导线的电流很 小，辐射很微弱.
1000mW (即1W)
天线基本原理及一般选型原则
1mW
六. 天线辐射的方向性
天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁 波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线 对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线 的方向性的特性曲线通常用方向图来表示.
方向图可用来说明天线在空间各个方向上所 具有的发射或接收电磁波的能力。
垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收；水平极化 波要用具有水平极化特性的天线来接收；
右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接收；而左 旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收。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３分贝的极化损失， 即只能接收到来波的一半能量；
在这儿增益= 10log(4mW/1mW) = 6dBd
天线基本原理及一般选型原则
更加集中的信号
2.形成定向辐射的原理
反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线
天线 (顶视)
“全向阵” 例如在接收机中为4mW功率
“扇形覆盖天线 ” 将在接收机中有8mW功率
在我们的“扇形覆盖天线”中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益。 这里, “扇形覆盖天线” 与单个对称振子相比的增益为10log(8mW/1mW) = 9dBd
天线的基础知识
第一讲天线的基础知识表征天线性能的主要参数有方向图，增益，输入阻抗，驻波比，极化方式等。
1.1 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。
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。
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。
1.2 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。
基站天线技术参数
基站天线技术参数近年来京信公司陆续研发出多种型号的基站天线产品。
所有产品生产过程经过各种测试和试验，出厂前都要经过严格的QC全检及QA抽检，产品的一次合格率超过99%，各项电气性能指标符合国家通信行业标准。
以下为我公司主要基站产品技术指标：序号天线名称天线型号详细性能参数页码1 室外全向天线OOA-360/V11-DG P22 室外定向板状天线ODP-065/R15-DG P33 室外定向板状天线ODP-065/R18-DG P44 室外定向板状天线ODP-065/R18-DC P55 定向板状天线ODP-030/V18-NG P66 室外定向板状天线ODP-065/R14-DG P77 室外定向板状天线ODP-065/V15-DG P88 室外定向板状天线ODP-065/V18-DG P99 室外定向板状天线ODP-090/R14-DB P1010 室外定向板状天线ODP-090/R17-DB P1111 室外定向板状天线ODP-090/V14-DG P1212 室外定向板状天线ODP-090/V15-DG P1313 室外定向板状天线ODP-090/V17-DG P1414 室外定向板状天线ODP-120/R15-DG P1515 室外定向板状天线ODP-120/V15-DG P1616 室外全向天线OOA-360/V11-DC P1717 室外定向板状天线ODP-065/V18-DC P1818 室外定向板状天线ODP-090/V17-DC P1919 室外定向板状天线ODP-090/R17-DC P2020 室外定向板状天线ODP-090/R17-DG P21OOA-360/V11-DGODP-030/V18-NG1260×455×40ODP-065/R14-DGODP-120/R15-DGODP-120/V15-DGOOA-360/V11-DCODP-065/V18-DCODP-090/V17-DCODP-090/R17-DC基站天线技术参数 Comba Telecom Systems 21 of 21 ODP-090/R17-DG。
移动通信天线性能及对网络的影响
(dBi ) +
Gr
(dBi )
−
Lo (dBi )
式中：Pr(dBm)表示覆盖范围内手机接收的辐射功率。 PT(dBm)表示基站辐射的功率。 S 表示手机距基站的距离。
λmin 表示基站工作的最短波长。 GT(dBi)表示基站天线的增益。 Gr(dBi)表示手机天线的增益。 Lo(dBi)表示传播中的其它损耗（含馈线损耗）
功率(dB)
百分比
2.15
40%
0.86
18%
0.67
14%
0.36
பைடு நூலகம்
8%
0.21
4.7%
0.13
2.9%
0.07
1.1%
从上表可以看出当 VSWR 较大时，功率损耗较大，如当 VSWR=3.0 时，减小辐射功率 2.15dB；但是当 VSWR 降低到某一程度时，它对辐射功率的影响就不十分明显，当 VSWR=1.5 时减小辐射功率 0.39dB，VSWR=1.3 时功率减少 0.13dB，这 0.28dB 的功率损耗在无线的衰落 信道中影响可以忽略不计，但是要制造 VSWR 很低的天线成本会大幅升高，所以一般选择 VSWR=1.5 的基本可以满足要求(有的性能较好的天线可以达到 1.3)。
Γ(z)= V0-ejβz∕V0+e-jβz 由于存在反射波，所以从信号源来的有效功率没有全部送到负载，有一部分被反射，这种 损耗称之为“回波损耗”，用 dB 定义为：
RL=-20lg∣Γ∣ dB。 驻波比ρ定义为沿着传输线上的电压最大值(波腹电压)与最小值(波节电压)的比值，即：
网络优化中心 宋锴 第 3 页 共 8 页
(1) 对话务量高密集区，基站间距离 300-500 米，计算得出 a 大约在 10°～19°之间。 采用内置电下倾 9°的+45°双极化水平半功率瓣宽 65°定向天线 。再加上机械可变 15°的倾 角，可以保证方向图水平半功率宽度在主瓣下倾 10°～19°内无变化，可满足对高密集市区覆 盖且不干扰的要求。
天线知识培训
天线知识培训一、天线基本原理天线是无线通信系统中的重要组成部分，负责将电磁波传输和接收。
天线能够将电流元转换为电磁波，或者将电磁波转换为电流元。
其基本原理基于电磁波的传播和辐射。
二、天线类型与用途1. 按照工作频段：可分为超长波、长波、中波、短波、超短波以及微波等类型。
2. 按照方向性：可分为全向和定向天线。
3. 按照增益：可分为无源和有源天线。
4. 按照结构：可分为线天线和面天线。
不同类型的天线有不同的用途，例如长波天线用于通信和导航，短波天线用于电报通信和广播，超短波天线用于电视、雷达和移动通信等。
三、天线参数与性能1. 阻抗：天线的输入阻抗应与信号源的输出阻抗相匹配，以实现最佳传输效果。
2. 方向图：表示天线接收和辐射电磁波的方向和强度。
3. 增益：表示天线辐射或接收电磁波的能力，与天线的尺寸、形状和材料有关。
4. 带宽：表示天线的工作频率范围。
5. 极化：表示电场矢量的方向，影响着天线的性能。
四、天线辐射与传播天线的辐射原理是将电磁能转化为向空间发散的电磁波，或者将空间中的电磁波转化为电流元。
电磁波在传播过程中受到各种因素的影响，如空气阻力、地面反射等，形成不同的传播模式。
五、天线材料与工艺天线的材料和工艺对其性能有着重要影响。
常用的天线材料包括铜、铝、铁等金属材料，以及塑料、陶瓷等非金属材料。
工艺方面，需要考虑天线的精度、防腐、防水等因素。
六、天线设计与优化天线的设计过程需要考虑诸多因素，如阻抗匹配、增益、方向图、极化等。
现代计算机辅助设计软件的应用使得天线的优化设计成为可能，通过对天线结构、尺寸和材料等因素的调整，可以得到最佳的性能表现。
七、天线测量与调试天线的性能需要通过实际测量来评估。
测量内容包括阻抗、方向图、增益、极化等。
一旦发现性能不佳，需要进行调试，调整天线的结构、尺寸或工作参数等，以实现最佳性能。
八、天线干扰与防护天线在使用过程中可能会受到各种干扰，如其他电磁波的干扰、雷电的袭击等。
天线基本知识
[转帖]短波通信中的天线选型凌波漫步发表于2006-4-4 12:21:45短波通信中的天线选型EMC CHINA .COM 中国电磁兼容网短波通信是指波长１００－１０米（频率为３－３０ＭＨｚ）的电磁波进行的无线电通信。
短波通信传输信道具有变参特性，电离层易受环境影响，处于不断变化当中，因此，其通信质量，不如其它通信方式如卫星、微波、光纤好。
短波通信系统的效果好坏，主要取决于所使用电台性能的好坏和天线的带宽、增益、驻波比、方向性等因素。
近年来短波电台随着新技术提高发展很快，实现了数字化、固态化、小型化，但天线技术的发展却较为滞后。
由于短波比超短波、卫星、微波的波长长，所以，短波天线体积较大。
在短波通信中，选用一个性能良好的天线对于改善通信效果极为重要。
下面简单介绍短波天线如何选型和几种常用的天线性能。
一、衡量天线性能因素天线是无线通信系统最基本部件，决定了通信系统的特性。
不同的天线有不同的辐射类型、极性、增益以及阻抗。
１．辐射类型：决定了辐射能量的分配，是天线所有特性中最重要的因素，它包括全向型和方向型。
２．极性：极性定义了天线最大辐射方向 电气矢量的方向。
垂直或单极性天线（鞭天线）具有垂直极性，水平天线具有水平极性。
３．增益：天线的增益是天线的基本属性，可以衡量天线的优劣。
增益是指定方向上的最大辐射强度与天线最大辐射强度的比值，通常使用半波双极天线作为参考天线，其它类型天线最大方向上的辐射强度可以与参考天线进行比较，得出天线增益。
一般高增益天线的带宽较窄。
４．阻抗和驻波比（ＶＳＷＲ）：天线系统的输入阻抗直接影响天线发射效率。
当驻波比（ＶＳＷＲ）１：１时没有反射波，电压反射比为１。
当ＶＳＷＲ大于１时，反射功率也随之增加。
发射天线给出的驻波比值是最大允许值。
例如：ＶＳＷＲ为２：１时意味着，反射功率消耗总发射功率的１１％，信号损失０．５ｄＢ。
ＶＳＷＲ为１．５：１时，损失４％功率，信号降低０．１８ｄＢ。
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增益
理想点源（无耗均匀辐射器）
2.15dB
0dBd = 2.15dBi
半波振子
常用单位：dBd 和 dBi dBi： 表示天线在最大辐射方向场强相 对 于全向辐射器的参考值。 dBd: 表示天线在最大辐射方向场强相对于 半波振子的参考值 两者有一个固定的差值：dBi=dBd+2.15
垂直波瓣3dB宽度
定向天线 全向天线
水平波瓣宽度和垂直波瓣宽度（续）
在天线的水平面（垂直面）方向图上，相对于主瓣最大点功率增益下降 3dB的两点之间所张的角度，定义为天线的水平（垂直）波瓣宽度 （3dB宽度，可以有其它的定义方式）。 天线辐射的大部分能量都集中在波瓣宽度内，波瓣宽度的大小反映了天线 的辐射集中程度。 全向天线的水平波瓣宽度为360，定向天线的水平波瓣宽度有20、30、 65、90、105、120、180等，常用65、90； 天线的垂直波瓣宽度一般在3～80之间，基站采用较多的是5～18的 天线。 天线的增益和水平及垂直波瓣宽度密切相关，一般来说，天线的波瓣宽度 越小，其增益越大，在确定这三个参数时，需一起考虑。
回波损耗(Return Loss)
Forwarda: 10W
50 ohms
Backward: 0.5W
80 ohms
9.5 W
回波损耗Return Loss： 10log(10/0.5) = 13dB
驻波比VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)
4 接地装置
主馈线（7/8“） 9 室内超柔馈线 2 室外馈线 5 馈线卡 7 馈线过线窗 8 防雷保护器 基站主设备
6 走线架
基站天馈结构
课程内容
简介 基站天馈结构
天线电性能参数介绍及选型
天线机械参数介绍及选型
室内分布系统的天线选型
占用60MHz+30MHz（对称频段）
TDD频段:1880—1920MHz、2010—2025MHz TDD补充频段:2300—2400MHz
占用40MHz+15MHz+100MHz（非对称频段）
输入阻抗(Impedance)
50
Antenna Cable 50 ohms 50 ohms
简介 基站天馈结构
天线电性能参数介绍及选型
天线机械参数介绍及选型
室内分布系统的天线选型
美化天线介绍
简介
无线网络规划优化中，天线的选择非常
重要。合理的天线不仅可以提高网络的
覆盖质量和容量，还可以大大缩短网络 规划和优化的时间，节省人力物力。 本课程用于指导选用合适天线；也可用 在网络优化阶段，作为优化的一种手段， 判断是否需要更换天线。
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 到 无穷大之间，回波损耗越小表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。 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。
电压驻波比(VSWR)
0dBi
EIRP = +39.8 dBm
输入阻抗(Impedance)
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50Ω。
3dB Beamwidth
Peak - 3dB 10dB Beamwidth Peak - 10dB
60° (eg)
Peak
120° (eg)
Peak
Peak - 3dB
Peak - 10dB
水平波瓣3dB宽度
定向天线：65°/90°/105°/120 °全向天线：360°
jumper
BaseStation Transmitter (20 watts)
-0.5dB
Convert to dBm 10Log(20) + 30 = +43 dBm
天线增益
目前基站天线的增益范围从0dBi 到20dBi 以 上均有应用。
室外基站采用全向天线时增益多为9-12dBi， 采用定向天线时增益多为15-20dBi。
Dipole
1900MHz ：166mm
800MHz ：333mm
半波振子 (Dipoles)
1个 dipole
接收功率：1mW
多个 dipole组阵
接收功率：4 mW
GAIN= 10log(4mW/1mW) = 6dBd
Vertical
Horizontal
+ 45degree slant
- 45degree slant
极化方式(Polarization)
V/H (Vertical/Horizontal)
Slant (+/- 45°)
极化方式(Polarization)
天线基本知识及天线选型
中兴通讯NC教育
学习目标
掌握半波振子、工作频段、回波损耗、输
入阻抗等天线的电气性能参数。
了解天线尺寸、天线抱杆、工作和存储环 境等天线的机械性能参数。
掌握根据不同的地理环境和实际需要情况 选择合适的电性能和机械性能参数的天线。
课程内容
天线基础－半波振子(Dipoles)
对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振 子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半 波对称振子组成天线阵。 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、全长为 二分之一波长的振子，称半波对称振子。
Wavelength 1/4 Wavelength 1/2 Wavelength 1/4 Wavelength 1/2 Wavelength
单极化天线多采用垂直线极化
双极化天线多采用45双线极化
天线极化方式的选取原则
在城区，基站数目较多，每个基站的覆盖半径较小，考 虑到安装方便，加上城区基站调整可能性比较大，为了 保证分集效果，建议采用双极化天线。 在郊区和农村，基站数目较少，每个基站覆盖半径较大， 采用空间分集对接收效果略有改善，可以采用空间分集 的单极化天线。 通常情况下，如果没有特殊要求，建议全部选用双极化 天线，对施工和后续的调整都比较有利。
水平波束相对较窄的天线多用于地广人稀的道 路的覆盖，增益一般为20dBi。 室内覆盖的天线,增益一般为0-8 dBi。
方向图（Pattern）
发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐 射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。 但 实际中的天线辐射图都比较复杂，称之为天线方向图。
课程内容
简介 基站天馈结构
天线电性能参数介绍及选型
天线机械参数介绍及选型
室内分布系统的天线选型
美化天线介绍
基站天馈结构
1 天线调节支架
抱杆（50~114mm）
3 接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
GSM/CDMA 板状天线
工作频段(Frequency Range)
天线的工作频段必须与所设计系统的频段相对应，从降低带 外干扰信号的角度考虑，所选天线的带宽刚好满足频带要求 即可。 示例：CDMA 800MHz 系统天线的工作带宽
Optimum 1/2 wavelength for dipole at 860MHz
at 824 MHz
GSM 900 : 890-960MHz GSM 1800 : 1710-1880MHz GSM 双频 : 890-960MHz & 1710-1880MHz
3G常用工作频段
IMT—2000 :
FDD频段:1920—1980MHz/2110—2170MHz FDD补充频段:1755—1785MHz/1850—1880MHz
天线增益实例
EIRP （有效辐射功率） 实例
Antenna Gain = + 18 dBi
EiRP = +39 + 18 = +57 dBm
jumper -0.5dB Ant Input Power = + 39dBm -3dB Heliax Cable
at 896 MHz
Antenna Dipole
工作带宽（ BANDWIDTH ）= 896 - 824 = 72MHz
CDMA系统天线的工作带宽
CDMA常用的频段有450M\800M\1900M CDMA 450Ｍ : 450-468MHz GOTA 800M ：806-866MHz CDMA 800Ｍ : 824-896MHz CDMA 1900Ｍ : 1850-1990MHz
波束宽度（Beamwidth）
方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣 称为副瓣或旁瓣。 在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功率密度降低一半）的两点 间的夹角定义为波瓣宽度（又称 波束宽度 或 主瓣宽度 或 半功率角）。波瓣 宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。 还有一种波瓣宽度，即 10dB波瓣宽度，顾名思义它是方向图中辐射强度降低 10dB （功率密度降至十分之一） 的两个点间的夹角。