无线通信网络天线与传播
天线基本知识及应用--链路及空间无线传播损耗计算1链路预算上行
天线基本知识及应用--链路及空间无线传播损耗计算1 链路预算上行和下行链路都有自己的发射功率损耗和路径衰落。
在蜂窝通信中，为了确定有效覆盖范围，必须确定最大路径衰落、或其他限制因数。
在上行链路，从移动台到基站的限制因数是基站的接受灵敏度。
对下行链路来说，从基站到移动台的主要限制因数是基站的发射功率。
通过优化上下行之间的平衡关系，能够使小区覆盖半径内，有较好的通信质量。
一般是通过利用基站资源，改善网络中每个小区的链路平衡（上行或下行），从而使系统工作在最佳状态。
最终也可以促使切换和呼叫建立期间，移动通话性能更好。
上下行链路平衡的计算。
对于实现双向通信的GSM系统来说，上下行链路平衡是十分重要的，是保证在两个方向上具有同等的话务量和通信质量的主要因素，也关系到小区的实际覆盖范围。
下行链路（DownLink）是指基站发，移动台接收的链路。
上行链路（UpLink）是指移动台发，基站接收的链路。
上下行链路平衡的算法如下：下行链路（用dB值表示）：PinMS = PoutBTS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdMS - LslantBTS - LPdown式中：PinMS 为移动台接收到的功率；PoutBTS为BTS的输出功率；LduplBTS为合路器、双工器等的损耗；LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗；GaBTS为基站发射天线的增益；Cori为基站天线的方向系数；GaMS为移动台接收天线的增益；GdMS为移动台接收天线的分集增益；LslantBTS为双极化天线的极化损耗；LPdown为下行路径损耗；上行链路（用dB值表示）：PinBTS = PoutMS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdBTS -LPup +[Gta]式中：PinBTS为基站接收到的功率；PoutMS为移动台的输出功率；LduplBTS为合路器、双工器等的损耗；LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗；GaBTS为基站接收天线的增益；Cori 为基站天线的方向系数；GaMS为移动台发射天线的增益；GdBTS为基站接收天线的分集增益；Gta为使用塔放的情况下，由此带来的增益；LPup为上行路径损耗。
无线通信网络第5章-天线与传播
Velocity of electromagnetic wave is a function of the density of the medium
When wave changes medium, speed changes Wave bends at the boundary between mediums
Attenuation
Strength of signal falls off with distance over transmission medium
Attenuation factors for unguided media:
Received signal must have sufficient strength so that circuitry in the receiver can interpret the signal
Propagation Modes
Ground-wave propagation Sky-wave propagation Line-of-sight propagation
Ground Wave Propagation
Ground Wave Propagation
Follows contour of the earth Can Propagate considerable distances Frequencies up to 2 MHz Example
Free Space Loss
Free space loss equation can be recast:
LdB 1l0oP P grt 2l0og 4 d
通信天线_精品文档
通信天线1. 简介通信天线是一种用于发送和接收无线电信号的设备。
它是通信系统中至关重要的组成部分，用于实现无线电频段上的信息传输。
通信天线具有不同的类型和设计，可根据不同的应用需求选择。
2. 通信天线的原理通信天线工作的原理是利用电磁场传输和接收无线电信号。
当电磁波从信号源发射时，通信天线接收到这些信号并将其转换为电信号。
同样地，通信天线也可以将电信号转换为无线电信号并向外发射。
通信天线的原理主要基于麦克斯韦方程组，其中最为重要的是法拉第电磁感应定律和安培环路定律。
通过这些定律，通信天线能够实现信号的传输和接收。
3. 通信天线的类型3.1 定向天线定向天线是一种能够将信号束聚到特定方向的天线。
它主要用于需要在特定方向上进行远距离传输或接收的应用中，如雷达系统、卫星通信等。
定向天线具有较高的增益和较小的辐射角度。
3.2 Omni天线Omni天线是一种能够在全方向上均匀辐射或接收信号的天线。
它主要用于无线通信系统中，如Wi-Fi路由器、蜂窝网络基站等。
Omni天线的辐射模式呈360度水平覆盖，但在垂直方向上有一定的方向性。
3.3 扁平天线扁平天线是一种相对较薄且紧凑的天线设计。
它常用于一些对天线尺寸要求较小的应用，如移动通信设备、车载通信设备等。
扁平天线通常具有宽频段特性和低辐射角度。
3.4 天线阵列天线阵列是由多个天线元件组成的阵列结构。
通过控制这些天线元件的相位和幅度，天线阵列能够实现波束的形成和方向的调节。
天线阵列常用于通信系统中的干扰抑制、方向搜索等应用。
4. 通信天线的选择与优化在选择和优化通信天线时，需要考虑以下几个要素：4.1 频率范围通信天线的频率范围应与设备所需的无线电频段相匹配。
不同的应用场景对频率范围的要求有所区别，因此在选择通信天线时需要确保其能够工作在所需的频率范围内。
4.2 增益增益是衡量天线指向性和接收能力的重要参数。
通信系统中通常希望通过天线实现信号的远距离传输和接收，因此较高的增益对于提高系统性能至关重要。
无线通信网络中的多天线技术
无线通信网络中的多天线技术多天线技术（MIMO）是无线通信领域中一种重要的技术，通过利用多个发射天线和接收天线，以提高信号传输的可靠性和容量。
本文将介绍多天线技术的原理、应用场景以及未来发展方向。
一、多天线技术的原理多天线技术利用了信号传播时的多径效应。
当信号传播到接收端时，会经历多条不同路径的传播，每一条路径都会产生一个信号，这些信号相互干扰叠加，造成信号衰落和失真。
多天线技术通过在发送端和接收端增加多个天线，可以获取多个信号样本，通过信号处理算法进行合并，以提高信号质量和传输速率。
二、多天线技术的应用场景1. 无线局域网（WLAN）多天线技术在无线局域网中被广泛应用。
传统的无线局域网系统通过单一天线与用户进行通信，受限于信号叠加和干扰，传输速率有限。
而引入多天线技术可以在一定程度上克服这些问题，提高信号质量和传输速率。
目前，IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac等无线局域网标准已经引入了多天线技术，实现了更高的传输速率和稳定性。
2. 移动通信系统移动通信系统是多天线技术的重要应用领域之一。
在LTE（Long Term Evolution）等移动通信系统中，多天线技术被用于信道估计、信号检测和信号干扰抵消等关键环节。
多天线技术可以提高信道容量和频谱效率，同时可以减少信号传输中的误码率。
3. 无线传感器网络无线传感器网络是由大量分布在空间中的传感器节点组成的网络，用于感知和监测环境中的物理参数。
多天线技术可以提高传感器节点之间的通信质量，减少信号衰落和干扰，并且可以增加网络的范围和覆盖面积。
对于无线传感器网络应用来说，多天线技术的引入有助于提高网络的可靠性和稳定性。
三、多天线技术的发展方向1. 大规模MIMO大规模MIMO是多天线技术的一种发展方向，它通过在基站端使用大量的天线，同时服务多个用户，以提高信号传输的容量和覆盖范围。
大规模MIMO技术还能够有效抵消信号的干扰和衰落，提高系统的性能。
通信天线原理
通信天线原理通信天线是无线通信系统中的重要组成部分，它承载着传输和接收无线信号的重要任务。
通信天线原理是指天线在无线通信中的工作原理和基本特性，了解通信天线原理对于设计和优化无线通信系统至关重要。
首先，通信天线的工作原理是基于电磁波的辐射和接收。
当天线被连接到无线电设备时，通过电磁场的变化来传输和接收无线信号。
通信天线的结构和材料会影响其辐射和接收的性能，因此在设计和选择天线时需要考虑这些因素。
其次，通信天线的基本特性包括频率响应、增益、方向性和极化等。
频率响应是指天线对不同频率信号的响应能力，增益是指天线辐射和接收信号的能力，方向性是指天线辐射和接收信号的方向性能，极化是指天线辐射和接收信号的极化特性。
这些基本特性直接影响着天线在无线通信系统中的性能表现，因此需要在设计和使用过程中进行合理的选择和优化。
此外，通信天线的匹配和阻抗匹配也是通信天线原理中的重要内容。
匹配是指天线与无线电设备之间的匹配程度，阻抗匹配是指天线的输入和输出阻抗与无线电设备的阻抗之间的匹配程度。
良好的匹配和阻抗匹配可以提高天线的传输和接收效率，避免信号的损失和反射，从而提高无线通信系统的整体性能。
最后，通信天线原理还涉及到天线的安装和布局。
天线的安装高度、方向和位置都会影响其性能，因此在实际应用中需要根据具体情况进行合理的安装和布局，以保证通信质量和覆盖范围。
总的来说，通信天线原理是无线通信系统中的重要知识点，它涉及到天线的工作原理、基本特性、匹配和阻抗匹配以及安装和布局等方面。
了解通信天线原理对于设计和优化无线通信系统具有重要意义，可以提高系统的性能和可靠性，满足不同应用场景的需求。
因此，在实际应用中需要充分理解和应用通信天线原理，以实现更好的无线通信效果。
无线通信系统
无线通信系统1. 引言无线通信系统是一种通过无线电波传输信息的通信系统。
它使用无线电频谱中的特定频段来传输语音、数据和图像等信息，实现人与人、设备与设备之间的无线通信。
无线通信系统在现代社会中广泛应用，包括移动通信、卫星通信、无线局域网等。
2. 无线通信系统的组成无线通信系统由以下几个组成部分组成：2.1 无线发射机无线发射机是无线通信系统中的核心设备之一。
它负责将待传输的信息转换为无线电信号，并通过天线向空间传播。
无线发射机的设计和技术水平对整个无线通信系统的性能有重要影响。
2.2 无线接收机无线接收机是无线通信系统中的另一个重要设备。
它负责接收从发射机发出的无线电信号，并将其转换回原始的信息。
无线接收机的性能直接影响到接收到的信号的质量和可靠性。
2.3 天线天线是无线通信系统中的关键部件之一。
它负责将发射机或接收机产生的无线电信号转换为电磁波，并向空间传播。
不同类型的无线通信系统使用不同种类的天线，如定向天线、全向天线等。
2.4 信道信道是无线通信系统中信息传输的媒介。
在无线通信系统中，信道通常是无线电信号在空间中传播的路径。
不同的无线通信系统使用不同的信道技术，如频分复用、时分复用等。
2.5 控制器控制器是无线通信系统中的一个重要组成部分。
它负责管理并控制整个无线通信系统的运行。
控制器可以监测和管理无线通信系统中的各种设备，如发射机、接收机、天线等。
3. 无线通信系统的应用3.1 移动通信移动通信是无线通信系统的重要应用之一。
它通过将无线电信号发送到移动设备，实现人与人之间的语音和数据传输。
现代移动通信系统包括蜂窝网络、卫星通信等。
3.2 无线局域网无线局域网是无线通信系统的另一个重要应用。
它使用无线电信号在有限区域内实现设备之间的通信。
无线局域网通常用于家庭、办公室等场所提供无线上网服务。
3.3 卫星通信卫星通信是一种通过卫星进行通信的无线通信系统。
它将信号发送到卫星上，再由卫星转发到目标地区。
无线传播原理
无线传播原理无线传播技术是指通过无线电波或其他电磁波进行信息传输的技术。
在现代社会中，无线传播技术已经广泛应用于移动通信、卫星通信、无线局域网、无线传感器网络等领域。
无线传播原理是指无线电波在空间中传播的规律和特性，了解无线传播原理对于设计和优化无线通信系统至关重要。
首先，我们来了解一下无线传播的基本原理。
无线传播是指无线电波在空间中传播的过程，其传播路径可以是直射传播、反射传播、绕射传播和散射传播。
直射传播是指无线电波直接从发射天线到达接收天线，反射传播是指无线电波被地面、建筑物等物体反射后到达接收天线，绕射传播是指无线电波在物体的边缘发生绕射现象到达接收天线，散射传播是指无线电波在传播过程中被物体散射后到达接收天线。
这些传播路径的存在会导致无线信号的多径传播、多普勒效应等现象，对于无线通信系统的设计和优化具有重要影响。
其次，我们需要了解无线传播的衰减特性。
无线电波在传播过程中会受到自由空间传播损耗、多径衰减、大气衰减等影响，导致信号强度衰减。
自由空间传播损耗是指无线电波在自由空间中传播时由于能量扩散而引起的信号强度衰减，其衰减程度与传播距离的平方成反比。
多径衰减是指由于多条传播路径引起的信号相位叠加和干涉效应导致的信号强度衰减，其衰减程度与多径间的时间延迟和相位差有关。
大气衰减是指由于大气介质对无线电波的吸收、散射和折射等效应引起的信号强度衰减，其衰减程度与传播频率、大气湿度等因素有关。
了解无线传播的衰减特性对于合理规划无线通信系统的覆盖范围和容量具有重要意义。
最后，我们需要了解无线传播的信道特性。
无线信道是指无线电波在传播过程中所经历的传播媒介，其特性受到多种因素的影响，如多径传播、多普勒效应、信号衰减等。
了解无线信道的特性对于设计合适的调制解调方案、信道编解码方案具有重要意义。
此外，无线信道还存在时变性、时频选择性衰落等特性，这对于无线通信系统的抗干扰能力和传输性能提出了挑战。
总之，无线传播原理是无线通信领域的基础理论，了解无线传播原理对于设计和优化无线通信系统至关重要。
无线网络WiFi天线原理
无线网络WiFi天线原理1.7.2 高增益栅状抛物面天线从性能价格比出发，人们常常选用栅状抛物面天线作为直放站施主天线。
由于抛物面具有良好的聚焦作用，所以抛物面天线集射能力强，直径为 1.5 m 的栅状抛物面天线，在900兆频段，其增益即可达 G = 20dBi。
它特别适用于点对点的通信，例如它常常被选用为直放站的施主天线。
抛物面采用栅状结构，一是为了减轻天线的重量，二是为了减少风的阻力。
抛物面天线一般都能给出不低于 30 dB 的前后比，这也正是直放站系统防自激而对接收天线所提出的必须满足的技术指标。
1.7.3 八木定向天线八木定向天线，具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。
因此，它特别适用于点对点的通信，例如它是室内分布系统的室外接收天线的首选天线类型。
八木定向天线的单元数越多，其增益越高，通常采用 6 - 12 单元的八木定向天线，其增益可达 10-15dBi。
1.7.4 室内吸顶天线室内吸顶天线必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。
现今市场上见到的室内吸顶天线，外形花色很多，但其内芯的购造几乎都是一样的。
这种吸顶天线的内部结构，虽然尺寸很小，但由于是在天线宽带理论的基础上，借助计算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，所以能很好地满足在非常宽的工作频带内的驻波比要求，按照国家标准，在很宽的频带内工作的天线其驻波比指标为VSWR ≤ 2 。
当然，能达到VSWR ≤ 1.5 更好。
顺便指出，室内吸顶天线属于低增益天线, 一般为G = 2 dBi。
1.7.5 室内壁挂天线室内壁挂天线同样必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。
现今市场上见到的室内壁挂天线，外形花色很多，但其内芯的购造几乎也都是一样的。
这种壁挂天线的内部结构，属于空气介质型微带天线。
由于采用了展宽天线频宽的辅助结构，借助计算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，所以能较好地满足了工作宽频带的要求。
顺便指出，室内壁挂天线具有一定的增益，约为G = 7 dBi。
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Beam width (or half-power beam width)
Measure of directivity of antenna
Reception pattern
Receiving antenna’s equivalent to radiation pattern
In two-way communication, the same antenna can be used for transmission and reception
Radiation Patterns
Radiation pattern
Graphical representation of radiation properties of an antenna
antenna)
Parabolic Reflective Antenna
Antenna Gain
Antenna gain
Power output, in a particular direction, compared to that produced in any direction by a perfect omnidirectional antenna (isotropic antenna)
Introduction
An antenna is an electrical conductor or system of conductors
Transmission - radiates electromagnetic energy into space
Reception - collects electromagnetic energy from space
Types of Antennas
Isotropic antenna (idealized)
Radiates power equally in all directions
Dipole antennas
Half-wave dipole antenna (or Hertz antenna) Quarter-wave vertical antenna (or Marconi
Propagation Modes
Ground-wave propagation Sky-wave propagation Line-of-sight propagation
Ground Wave Propagation
Ground Wave Propagation
Follows contour of the earth Can Propagate considerable distances Frequencies up to 2 MHz Example
Refraction – bending of microwaves by the atmosphere
Velocity of electromagnetic wave is a function of the density of the medium
When wave changes medium, speed changes Wave bends at the boundary between mediums
Effective area
Related to physical size and shape of antennaAntenna Gain
Relationship between antenna gain and effective area
G4A2e 4cf22Ae
G = antenna gain Ae = effective area f = carrier frequency c = speed of light (»3 ´ 108 m/s) = carrier wavelength
Satellite communication – signal above 30 MHz not reflected by ionosphere
Ground communication – antennas within effective line of site due to refraction
rule of thumb K = 4/3
Line-of-Sight Equations
Maximum distance between two antennas for LOS propagation:
Reflection effect caused by refraction Examples
Amateur radio CB radio
Line-of-Sight Propagation
Line-of-Sight Propagation
Transmitting and receiving antennas must be within line of sight
Line-of-Sight Equations
Optical line of sight
d3.57 h
Effective, or radio, line of sight
d3.57h
d = distance between antenna and horizon (km) h = antenna height (m) K = adjustment factor to account for refraction,
AM radio
Sky Wave Propagation
Sky Wave Propagation
Signal reflected from ionized layer of atmosphere back down to earth
Signal can travel a number of hops, back and forth between ionosphere and earth’s surface