天线原理优秀课件
合集下载
(西安海天)天线课件PPT课件
02
天线在移动通信系统中的作用
天线负责接收和发送无线信号，将信号从移动终端传输到基站或从基站
传输到移动终端。天线的性能直接影响移动通信系统的性能和用户体验。
03
移动通信系统中常用的天线类型
移动通信系统中常用的天线类型包括智能天线、MIMO天线、平板天线
等。这些天线类型具有不同的性能和特点，适用于不同的应用场景。
天线的工作原理基于电磁波的辐射和接收。当天线受到传输线中的交变电流激励时，就会向周围空间 产生电磁波的辐射。而当电磁波照射到天线时，天线则会感应出电动势，从而实现信息的接收。天线 的性能指标如方向性、增益和带宽等都与其形状、尺寸和工作原理有关。
02
天线技术参数
增益
增益是指天线在某一方向上的辐 射强度和功率密度之比，通常用
物联网中的天线技术
天线在物联网中的作用
天线设计考虑因素
天线是实现无线通信的关键部件，在 物联网中负责信号的发送和接收。
包括增益、波束宽度、阻抗匹配、极 化方式等。
天线类型
包括鞭状天线、板状天线、柱状天线 等，适用于不同场景和频段。
物联网天线的发展趋势
5G技术推动物联网天线的发展
01
随着5G技术的普及，物联网天线将朝着小型化、集成化、高性
分贝(dB)表示。
天线的增益与天线口径面积、天 线效率、波长等因素有关，是衡
量天线性能的重要ห้องสมุดไป่ตู้数之一。
在实际应用中，选择高增益天线 可以获得更好的信号覆盖和传输
效果。
方向性
方向性是指天线辐射能量的空间分布特性，即天线在各个方向上的辐射强度不同。
天线的方向性可以用图形或数据表示，通常有三种类型：全向、双向和单向。
第一章天线基础知识PPT课件
辐射总功率： Pr 40IA2(l)2
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
17
1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
18
（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
22
磁偶极子的辐射总功率
1
P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
25
（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
17
1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
18
（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
22
磁偶极子的辐射总功率
1
P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
25
（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
天线基本原理及常用天线介绍ppt课件
.
3、天线的工作频率范围(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。
有几种不同的定义： 一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度； 一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。
.
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成本
3G（1710～2170MHz）频段的超宽频天线
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成本
峰值 - 3dB点
Peak - 3dB
10dB 波束宽度 - 10dB点
120° (eg)
峰值
- 10dB点
Peak - 10dB
15° (eg)
Peak
32° (eg)
Peak
Peak - 3dB
俯仰面即. 垂直面方向图
Peak - 10dB
方向图旁瓣显示
上旁瓣抑制 下旁瓣抑制
.
8、方向图在移动组网中的应用
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。
.
天线的主要技术指标
天线匹配指标
驻波比 隔离度
天线辐射特性指标
与国际接轨的 天性辐射特性
增益
主瓣波束宽度
第一副瓣抑制
前后比
交叉极化比
轴向 ±30
波束效率
3dB 10dB
杂散因子
3dB 10dB
.
≤1.4
3、天线的工作频率范围(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。
有几种不同的定义： 一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度； 一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。
.
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成本
3G（1710～2170MHz）频段的超宽频天线
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成本
峰值 - 3dB点
Peak - 3dB
10dB 波束宽度 - 10dB点
120° (eg)
峰值
- 10dB点
Peak - 10dB
15° (eg)
Peak
32° (eg)
Peak
Peak - 3dB
俯仰面即. 垂直面方向图
Peak - 10dB
方向图旁瓣显示
上旁瓣抑制 下旁瓣抑制
.
8、方向图在移动组网中的应用
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。
.
天线的主要技术指标
天线匹配指标
驻波比 隔离度
天线辐射特性指标
与国际接轨的 天性辐射特性
增益
主瓣波束宽度
第一副瓣抑制
前后比
交叉极化比
轴向 ±30
波束效率
3dB 10dB
杂散因子
3dB 10dB
.
≤1.4
天线基本原理课件
知识
多径传播与反射
学习交流PPT
21
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
用分集接收改善信号电平
学习交流PPT
22
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
2.３ 电波的绕射传播
电波在传播途径上遇到障碍物时，总是 力图绕过障碍物，再向前传播。这种现象叫 做电波的绕射。超短波的绕射能力较弱，在 高大建筑物后面会形成所谓的“阴影区”。
学习交流PPT
18
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
直视距离和发射天线以及 接收天线的高度有关系，并受 到地球曲率半径的影响。由简 单的几何关系式可知
A ABR＝T 3.57O(' HT 1R/R2 +BHR
发射天1线/高2 H)T(公里)
接收天线高HR
学习交流PPT
19
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
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
特性的天线来接学收习交。流PPT
14
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
1.5 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３分贝的极化损失，即只能接 收到来波的一半能量；
学习交流PPT
3
课程内容
第一章 无线电波和超短波的基本知识 第二章 天线辐射电磁波的基本原理 第三章 天线传输线的概念介绍 第四章 基站天馈系统
学习交流PPT
4
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
第一节 无线电波的基本知识三 节 节内容
第二节 超短波的基本知识
多径传播与反射
学习交流PPT
21
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
用分集接收改善信号电平
学习交流PPT
22
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
2.３ 电波的绕射传播
电波在传播途径上遇到障碍物时，总是 力图绕过障碍物，再向前传播。这种现象叫 做电波的绕射。超短波的绕射能力较弱，在 高大建筑物后面会形成所谓的“阴影区”。
学习交流PPT
18
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
直视距离和发射天线以及 接收天线的高度有关系，并受 到地球曲率半径的影响。由简 单的几何关系式可知
A ABR＝T 3.57O(' HT 1R/R2 +BHR
发射天1线/高2 H)T(公里)
接收天线高HR
学习交流PPT
19
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
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
特性的天线来接学收习交。流PPT
14
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
1.5 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３分贝的极化损失，即只能接 收到来波的一半能量；
学习交流PPT
3
课程内容
第一章 无线电波和超短波的基本知识 第二章 天线辐射电磁波的基本原理 第三章 天线传输线的概念介绍 第四章 基站天馈系统
学习交流PPT
4
第一章 无线电波和超短波的 基本知识
第一节 无线电波的基本知识三 节 节内容
第二节 超短波的基本知识
天线原理与安装课件
通讯领域
在移动通信、无线通信等通讯领域，天线被用作发射和接收电磁波的装置，实现信号的传 输和接收。不同类型的天线如定向天线、全向天线等，在通讯网络中起到覆盖、传输和增 强信号的作用。
军事领域
在雷达、电子对抗等军事应用中，天线是关键的组成部分。高性能的天线能够提高雷达的 探测距离和分辨率，以及电子对抗系统的干扰和抗干扰能力。
换相应部件。
清洁保养
定期清洁天线表面，防止灰尘、 污垢等附着物影响天线性能。在 清洁过程中，应注意不要损坏天
线表面涂层或结构。
防水防潮
对于室外天线，应注意防水防潮 措施。在潮湿、多雨的环境中， 应加强对天线的防水保护，避免 水分侵入导致性能下降或损坏。
常见问题与故障排除
信号弱或不稳定：可能原因包括天线安装位置不 当、连接线路损坏、天线本身故障等。解决方法 包括调整天线位置、更换连接线路、修复或更换 故障天线。
如方向性、增益、极化、 带宽等，这些参数决定了 天线的性能和应用场景。
常用天线技术
线天线技术
如偶极子天线、单极子天线等， 结构简单，适用于低频至中频段
的应用。
面天线技术
如抛物面天线、喇叭天线等，具有 高方向性和增益，适用于微波和毫 米波频段。
阵列天线技术
通过多个天线单元的组合，实现方 向性、增益等性能的提升，满足复 杂应用场景。
噪声干扰：可能来源于周围环境中的电磁干扰、 天线自身问题或接收设备故障。解决方法包括排 查并消除干扰源、优化天线布局、降低天线自身 噪声以及检查和修复接收设备故障。
天线辐射方向异常：可能原因有天线变形、内部 结构损坏等。需要进行天线调整或更换损坏部件 。在调整过程中，注意确保天线辐射方向与其设 计指向一致，以获得最佳性能。
在移动通信、无线通信等通讯领域，天线被用作发射和接收电磁波的装置，实现信号的传 输和接收。不同类型的天线如定向天线、全向天线等，在通讯网络中起到覆盖、传输和增 强信号的作用。
军事领域
在雷达、电子对抗等军事应用中，天线是关键的组成部分。高性能的天线能够提高雷达的 探测距离和分辨率，以及电子对抗系统的干扰和抗干扰能力。
换相应部件。
清洁保养
定期清洁天线表面，防止灰尘、 污垢等附着物影响天线性能。在 清洁过程中，应注意不要损坏天
线表面涂层或结构。
防水防潮
对于室外天线，应注意防水防潮 措施。在潮湿、多雨的环境中， 应加强对天线的防水保护，避免 水分侵入导致性能下降或损坏。
常见问题与故障排除
信号弱或不稳定：可能原因包括天线安装位置不 当、连接线路损坏、天线本身故障等。解决方法 包括调整天线位置、更换连接线路、修复或更换 故障天线。
如方向性、增益、极化、 带宽等，这些参数决定了 天线的性能和应用场景。
常用天线技术
线天线技术
如偶极子天线、单极子天线等， 结构简单，适用于低频至中频段
的应用。
面天线技术
如抛物面天线、喇叭天线等，具有 高方向性和增益，适用于微波和毫 米波频段。
阵列天线技术
通过多个天线单元的组合，实现方 向性、增益等性能的提升，满足复 杂应用场景。
噪声干扰：可能来源于周围环境中的电磁干扰、 天线自身问题或接收设备故障。解决方法包括排 查并消除干扰源、优化天线布局、降低天线自身 噪声以及检查和修复接收设备故障。
天线辐射方向异常：可能原因有天线变形、内部 结构损坏等。需要进行天线调整或更换损坏部件 。在调整过程中，注意确保天线辐射方向与其设 计指向一致，以获得最佳性能。
手机天线原理和设计PPT课件
• 高频则可有 着与中心频 率比值20% 以上、宽达 几百兆工作 带宽。
右图为该天线 模型在 1.8GHz频 率下的增益 方向图。
• 最大增益～ 4dBi。
• 全向性可控 制
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。
Gain@ 6 dBi Patch 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi
EIRP 26 dBm 23 dBm 21 dBm 19 dBm 18 dBm 13 dBm 6 dBm
内置天线分类
• PIFA Planar Inverted F Antenna
• 增益越高，垂直方向 波束越窄，水平方向 覆盖面积越大。
侧视 (垂直方向图)
垂直波束
dipole (with Gain)
顶视 (水平方向图)
全向和定向
• 右上图为一高增益全 向天线。垂直方向波 束窄，阴影为天线不 能覆盖范围。水平方 向则覆盖面积很大。
• 右下图显示方向图被 “挤压”向一个方向， 辐射能量在一定角度 分布较大。而背面能 量分布少。
手机天线原理和设计ppt课件
手机天线原理和设计
天线基本概念
• Return Loss（回波损耗S1பைடு நூலகம்）
天线原理
• Directionality（方向性系数）
天线辐射方向性参数。天线据此可分全向（omnidirectional）和定向（directional）。
• Gain（增益）
天线增益定义为规定方向的天线辐射强度和参考天线之比。
XY平面为H面，YZ面E1面，XZ面E2面。
右图为该天线 模型在 1.8GHz频 率下的增益 方向图。
• 最大增益～ 4dBi。
• 全向性可控 制
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。
Gain@ 6 dBi Patch 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi
EIRP 26 dBm 23 dBm 21 dBm 19 dBm 18 dBm 13 dBm 6 dBm
内置天线分类
• PIFA Planar Inverted F Antenna
• 增益越高，垂直方向 波束越窄，水平方向 覆盖面积越大。
侧视 (垂直方向图)
垂直波束
dipole (with Gain)
顶视 (水平方向图)
全向和定向
• 右上图为一高增益全 向天线。垂直方向波 束窄，阴影为天线不 能覆盖范围。水平方 向则覆盖面积很大。
• 右下图显示方向图被 “挤压”向一个方向， 辐射能量在一定角度 分布较大。而背面能 量分布少。
手机天线原理和设计ppt课件
手机天线原理和设计
天线基本概念
• Return Loss（回波损耗S1பைடு நூலகம்）
天线原理
• Directionality（方向性系数）
天线辐射方向性参数。天线据此可分全向（omnidirectional）和定向（directional）。
• Gain（增益）
天线增益定义为规定方向的天线辐射强度和参考天线之比。
XY平面为H面，YZ面E1面，XZ面E2面。
天线基本知识PPT课件
天线的主要电参数
１对单极化天线
方向图 增益 输入阻抗（电压驻波比） 极化 带宽 功率容量 3阶无源互调（PIM）
2 对双极化天线
除具有单极化天线的电参数 外还具有
隔离度
交叉极化比
2021
48
天线的方向图
把天线在空间辐射强度随方位、俯仰角度分布 的曲线图形叫天线方图。
天线方向图通常是一个三维空间的曲面图形。 为了表示方便起见，在工程中常用归一化方向图。
自适应天线是一种控制反馈系统它根据一定的准则采用应天线是一种控制反馈系统它根据一定的准则采用数字信号处理技术形成天线阵列的加权向量通过对接数字信号处理技术形成天线阵列的加权向量通过对接收到的信号进行加权合并在有用信号方向上形成主波收到的信号进行加权合并在有用信号方向上形成主波束而在干扰方向上形成零陷从而提高信号的输出信束而在干扰方向上形成零陷从而提高信号的输出信多波束天线采用多个波束覆盖整个用户区每个波束的多波束天线采用多个波束覆盖整个用户区每个波束的指向固定波束宽度随天线阵元数目的确定而确定系指向固定波束宽度随天线阵元数目的确定而确定系统根据用户的空间位臵选取相应的波束使接收的信号统根据用户的空间位臵选取相应的波束使接收的信号最佳
对无线通信系统也同样是这样。再先进的基站通信设 备，没有好的天线，也无法发挥优良的性能。可见天线是 无线通信系统的重要组成部分。
2021
43
天线的作用
将传输线中的高频电磁能量转成为自由空间的电磁波 ，或反之将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电 磁能。因此，要了解天线的特性就必然需要了解自由空间 中的电磁波及高频传输线的一些相关的知识。
2021
22
E(r,,)
若天线辐射的电场强度为
把电场强E(r度,,（)绝6对0f值(,）) 写成
天线PPT课件(完整版)
10
电磁频谱与无线电频段
天线概念
天线是无线系统的重要部件，它是现代信息社会的电子眼、 电子耳。 定义 — 用来辐射或接收无线电波的装置，导行波与自由空 间波互相转换区域的结构，转换器件或换能器 — 能量转换。 电路的观点 — 从传输线看向天线这一段等效于一个电阻 Rr ， 是从空间耦合到天线终端的电阻，与天线结构自身的任何电阻 无关。
7
天线发展简史
三、1980, 超大阵列（VLA）抛物面天线（Very Large Array Steerable Parabolic Dish Antennas） 位于美国新墨西哥州（Socorro, New Mexico）的超大阵 列天线由27面直径为25米的抛物面按Y型方式排列组成，是 世界第一个射电天文望远镜。其分辨率相当于36千米跨度的 天线，而灵敏度相当于直径为130米的碟型天线。
1 H A
A
因此，知道
A
1 E jA jA j A
§1.1 辅助函数法
A 4 e jkR J x, y , z dv －体电流 R v e jkR J s x, y , z ds －面电流 R s e jkR I e x, y, z dl R c
天线发展简史
五、2000, 移动/手持天线（Mobile/Hand - held Antenna） 工作于800MHz的手持蜂窝电话天线随处可见。 从马可尼时代直到20世纪40年代，天线主要是以 导线为辐射单元，工作频率也提高到UHF。 进入二战期间，随着1GHz以上微波源（如调速 管、磁控管）的发明，天线开始了一个新的纪元。 波导口径天线、喇叭天线和反射面天线等如雨后春 笋般出现。
- 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)。
➢电压驻波比过大，将缩短通信距离，并且 反射功率返回发射机功放部分，容易烧坏 功放管。
• 回波损耗:天线接头处的反射功率与入射功 率的比值.——天线的匹配
• 前后比：后瓣电平与最大波束电平之差。 ——后向干扰 >40dB
• 旁瓣抑制:旁瓣电平与最大波束电平之差.。 ——同频干扰 >18dB
• 天线尺寸和重量 • 风载荷 • 工作温度和湿度 • 雷电防护等
天线辐射参数
增益
天线提高增益形成的主要途径。
• 一是采用多个半波振子排成一个垂直放置的直 线阵，半波振子越多，增益越大，能量也越集 中于水平方向上。
• 另一个是利用反射板把辐射控制到单侧方向， 将平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖 天线。
天馈线的匹配
天线增益计算
• 由四个半波振子组成的垂直直线阵的增益 约为8dB,一侧加有反射板的四元式直线阵， 其增益为（14～17）dB，即常规板状天线， 也就是所说的低增益天线。一侧加有反射 板的八元式直线阵，其增益约为（16～19） dB，即加长型板状天线，即所说的高增益 天线。
后瓣
主瓣
参数：零功率波瓣宽度 旁瓣电平
半功率点波瓣宽度 前后功率比
3dB波束宽度
天线增益
• 增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理 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。增益一般与天线方向图有关， 方向图主瓣越窄，后瓣、旁瓣越小，增益越高。
在阵中有4个对称振子
天线增益
波长
1/4波长
1/4波长
1/2波长
振子
一个1/2波长的半波振子 在 800MHz 约 300mm长
电压在中心最小
半波振子上的场分布
电流在中心最大
电场在中心最强
磁场在中心最大
3、电磁波的传播
• 通过电场、磁场之间不断的能量转换，电磁波得 以从半波振子向外传播，电场和磁场的方向与传 播方向保持垂直。
3、天线的极化
• 指在天线的最大辐射方向上的电场矢量的空间 指向。——极化方向
• 若在任何时间都保持不变——直线极化 ➢若电场矢量方向与地面平行——水平极化波 ➢若电场矢量方向与地面垂直——垂直极化波
4、天线的其它技术指标
• 电压驻波比：由于天线输入阻抗和特性阻 抗的不一致，反射波和入射波在馈线上叠 加形成驻波。相邻电压最大值和最小值之 比称为电压驻波比。
天线原理
一、天线基本知识
• 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
Blah blah blah blah
• 1、电磁波是如何辐射的?
•
导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁
波的辐射，但辐射的能力与导线的长度和形状有
关。若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线
来解决。 • 公路覆盖：采用窄波束的定向天线。
电调俯仰角
机械俯仰角与电调俯仰角
• 用机械方式使天线下倾是改变天线垂直方向辐射 特性最简单的方法，也是目前通用的方法。
• 电调俯仰角：通过改变馈入各振子的信号相位， 可以改变天线主瓣的下倾角度。
电调俯仰角的优点就是天线在各方位角度的方向 图下倾都是一致的，这样水平平面上波瓣的半功 率角将保持恒定。但电调俯仰角天线的造价比较 昂贵，目前尚未广泛应用。
三、无线覆盖的主要技术 • 1、天线俯仰角:
18o
一般来讲，当天线垂直安装时，
其最大增益方向朝着地平线。
40m S’’
S S’
由于基站天线均架设于高塔上，这样为保证 处于地面上的接收者有足够的功率覆盖， 天线就必须倾斜，具体倾斜角度由塔高和 用户与基站的距离d来决定
两种天线倾斜方法: 机械俯仰角
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
二、天线的参数
• 1、天线方向性
• 方向性对于发射天线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，方向性表示天线对线通常用方向图来表示.
• 用电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形来表示
• 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。
无线网络规划中，天线的选择是一个很重要的部分，应 根据网络的覆盖要求、话务量、干扰、和网络的服务质 量等实际情况来选择天线。
• 城区环境： ➢半功率宽度为65°以减小相邻扇区的重叠区 ➢采用中等增益天线
• 郊区环境： ➢ 半功率宽度为90°，一般不采用全向站型 ➢ 一般下倾角也较小。 • 农村基站： ➢ 若无明显的方向性，话务分布比较分散——全向天线 ➢ 若覆盖距离较远，则采用三个65°天线。 ➢ 防灯下黑问题：选用零点填充功能的天线或下倾的方法
天线方向图
一个单一的半波振子具有“面包圈” 形的方向 图
顶视
侧视
水平面
垂直面
方向不同辐射的电磁场强度不同
波束宽度
增益与天线尺寸的关系
天线的方向图
面包圈
4个对称振子扁平的面包圈
天线的方向性
实测的三维图
前后波瓣
方向图比较
理想孤立 波源
定向天线
理论半 波振子
波瓣
天线的波瓣与参数
旁 瓣
电下倾的产生
无下倾时 在馈电网络中 路径长度相等
有下倾时 在馈电网络中 路径长度不相等
对天线俯仰角的优化
• 对天线俯仰角，在优化时通常将天线垂直平面方 向图中上3dB半功率点指向小区边界，而不是将 最大辐射方向对准小区边界，这样做的目的是为 进一步增强本小区覆盖场强。
天线俯仰角的计算公式为：
• θ＝arctg（H／R）十Am • 其中H为天线高度，R为小区半径，Am是修
之间，因而辐射很微弱；将两导线张开电场就散
播在周围空间，因而辐射增强。
• 当导线的长度 L 远小于波长 λ 时，辐射很微弱；导 线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电 流变换将大大增加，因而就能形成较强的辐射。
同轴线变为天线示意图
2、半波振子-----全向天线
• 结构：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。
正值，常取天线垂直平面的半功率角α/2。
θ
H
θ
R
2、波束宽度与覆盖区域的关系
水平方向图的波束宽度与覆盖区域面积有关 垂直方向图的波束宽度决定区域内功率的分布
机械下倾情况下的波束覆盖
无下倾
机械下倾
3、室内覆盖系统 • 微蜂窝基站+有线接入室内覆盖系统 • 采用直放站
四、不同环境的基站天线选择原则
• 回波损耗:天线接头处的反射功率与入射功 率的比值.——天线的匹配
• 前后比：后瓣电平与最大波束电平之差。 ——后向干扰 >40dB
• 旁瓣抑制:旁瓣电平与最大波束电平之差.。 ——同频干扰 >18dB
• 天线尺寸和重量 • 风载荷 • 工作温度和湿度 • 雷电防护等
天线辐射参数
增益
天线提高增益形成的主要途径。
• 一是采用多个半波振子排成一个垂直放置的直 线阵，半波振子越多，增益越大，能量也越集 中于水平方向上。
• 另一个是利用反射板把辐射控制到单侧方向， 将平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖 天线。
天馈线的匹配
天线增益计算
• 由四个半波振子组成的垂直直线阵的增益 约为8dB,一侧加有反射板的四元式直线阵， 其增益为（14～17）dB，即常规板状天线， 也就是所说的低增益天线。一侧加有反射 板的八元式直线阵，其增益约为（16～19） dB，即加长型板状天线，即所说的高增益 天线。
后瓣
主瓣
参数：零功率波瓣宽度 旁瓣电平
半功率点波瓣宽度 前后功率比
3dB波束宽度
天线增益
• 增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理 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。增益一般与天线方向图有关， 方向图主瓣越窄，后瓣、旁瓣越小，增益越高。
在阵中有4个对称振子
天线增益
波长
1/4波长
1/4波长
1/2波长
振子
一个1/2波长的半波振子 在 800MHz 约 300mm长
电压在中心最小
半波振子上的场分布
电流在中心最大
电场在中心最强
磁场在中心最大
3、电磁波的传播
• 通过电场、磁场之间不断的能量转换，电磁波得 以从半波振子向外传播，电场和磁场的方向与传 播方向保持垂直。
3、天线的极化
• 指在天线的最大辐射方向上的电场矢量的空间 指向。——极化方向
• 若在任何时间都保持不变——直线极化 ➢若电场矢量方向与地面平行——水平极化波 ➢若电场矢量方向与地面垂直——垂直极化波
4、天线的其它技术指标
• 电压驻波比：由于天线输入阻抗和特性阻 抗的不一致，反射波和入射波在馈线上叠 加形成驻波。相邻电压最大值和最小值之 比称为电压驻波比。
天线原理
一、天线基本知识
• 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
Blah blah blah blah
• 1、电磁波是如何辐射的?
•
导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁
波的辐射，但辐射的能力与导线的长度和形状有
关。若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线
来解决。 • 公路覆盖：采用窄波束的定向天线。
电调俯仰角
机械俯仰角与电调俯仰角
• 用机械方式使天线下倾是改变天线垂直方向辐射 特性最简单的方法，也是目前通用的方法。
• 电调俯仰角：通过改变馈入各振子的信号相位， 可以改变天线主瓣的下倾角度。
电调俯仰角的优点就是天线在各方位角度的方向 图下倾都是一致的，这样水平平面上波瓣的半功 率角将保持恒定。但电调俯仰角天线的造价比较 昂贵，目前尚未广泛应用。
三、无线覆盖的主要技术 • 1、天线俯仰角:
18o
一般来讲，当天线垂直安装时，
其最大增益方向朝着地平线。
40m S’’
S S’
由于基站天线均架设于高塔上，这样为保证 处于地面上的接收者有足够的功率覆盖， 天线就必须倾斜，具体倾斜角度由塔高和 用户与基站的距离d来决定
两种天线倾斜方法: 机械俯仰角
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
二、天线的参数
• 1、天线方向性
• 方向性对于发射天线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，方向性表示天线对线通常用方向图来表示.
• 用电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形来表示
• 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。
无线网络规划中，天线的选择是一个很重要的部分，应 根据网络的覆盖要求、话务量、干扰、和网络的服务质 量等实际情况来选择天线。
• 城区环境： ➢半功率宽度为65°以减小相邻扇区的重叠区 ➢采用中等增益天线
• 郊区环境： ➢ 半功率宽度为90°，一般不采用全向站型 ➢ 一般下倾角也较小。 • 农村基站： ➢ 若无明显的方向性，话务分布比较分散——全向天线 ➢ 若覆盖距离较远，则采用三个65°天线。 ➢ 防灯下黑问题：选用零点填充功能的天线或下倾的方法
天线方向图
一个单一的半波振子具有“面包圈” 形的方向 图
顶视
侧视
水平面
垂直面
方向不同辐射的电磁场强度不同
波束宽度
增益与天线尺寸的关系
天线的方向图
面包圈
4个对称振子扁平的面包圈
天线的方向性
实测的三维图
前后波瓣
方向图比较
理想孤立 波源
定向天线
理论半 波振子
波瓣
天线的波瓣与参数
旁 瓣
电下倾的产生
无下倾时 在馈电网络中 路径长度相等
有下倾时 在馈电网络中 路径长度不相等
对天线俯仰角的优化
• 对天线俯仰角，在优化时通常将天线垂直平面方 向图中上3dB半功率点指向小区边界，而不是将 最大辐射方向对准小区边界，这样做的目的是为 进一步增强本小区覆盖场强。
天线俯仰角的计算公式为：
• θ＝arctg（H／R）十Am • 其中H为天线高度，R为小区半径，Am是修
之间，因而辐射很微弱；将两导线张开电场就散
播在周围空间，因而辐射增强。
• 当导线的长度 L 远小于波长 λ 时，辐射很微弱；导 线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电 流变换将大大增加，因而就能形成较强的辐射。
同轴线变为天线示意图
2、半波振子-----全向天线
• 结构：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。
正值，常取天线垂直平面的半功率角α/2。
θ
H
θ
R
2、波束宽度与覆盖区域的关系
水平方向图的波束宽度与覆盖区域面积有关 垂直方向图的波束宽度决定区域内功率的分布
机械下倾情况下的波束覆盖
无下倾
机械下倾
3、室内覆盖系统 • 微蜂窝基站+有线接入室内覆盖系统 • 采用直放站
四、不同环境的基站天线选择原则