KATHREIN双波束天线资料
阿德考克天线
一、波束合成与测向天线
阵列数字波束合成及测向技术是现代空域信号处理的重要发展方向，在现代雷达、声纳、医疗成像、通信、对抗等多个领域得到了大的发展和广泛的应用，特别是阵列高分辨测向算法由于其具有很高的分辨力特别受到学术界的青睐。
波束合成是指将一定几何形状(直线、圆柱、弧形等)排列的多元基阵各阵元输出经过处理(例如加权、时延、求和等)形成空间指向性的方法，它也是将一个多元阵经适当处理使其对某些方向的声波具有所需响应的方法。
数字波束合成及测向技术是模拟相控阵技术的延伸，是在传统模拟波束合成的基础上引入数字信号处理方法之后建立的新技术，是阵列天线与信号处理结合的产物。
数字波束合成及测向技术主要是利用阵列天线接收空间中的电磁信号，对信号在时间域和空间域进行采集，在基带对各天线单元接收的信号进行相位和幅度加权，形成具有一定形状的数字波束来接收信号，实现对信号的空域滤波和提高对信号的接收处理增益，并利用多个数字波束对信号的同时接收并通过数字信号处理算法来实现对目标的高分辨、精确测向。
二、Adcock天线
Adcock天线是由阿德考克1919年提出的，分为U形天线和H形天线，U型天线是将环形天线上端去掉，下端埋于地下，消除水平极化波的影响，H型天线则采用交叉相连的方式消除水平极化波。
利用等幅反相二元阵方向函数可得爱德考克天线的方向图，天线中间的对称平面上接收为零，其方向图如下：。
喇叭天线喇叭天线
一、课题背景电磁喇叭天线是最简单而常用的微波天线。
它的主要优点是结构简单，馈电简便，便于控制主面波束宽度和增益，频率特性好且损耗较小。
它由波导逐渐张开来形成，其作用是加强方向性，这与声学喇叭的原理相似。
若主模TE10的矩形波导的宽边尺寸扩展而窄边尺寸不变则称为H 面扇形喇叭；若窄边尺寸扩展而宽边尺寸不变，则称为E 面扇形喇叭；若矩形波导的两边尺寸都扩展，则称为角锥喇叭。
圆锥喇叭由载TE11模的圆形波导扩展而成。
可见喇叭天线起着将波导模转换为空间波的过渡作用，因而反射小，使其输入驻波比低且频带宽。
喇叭天线广泛用做各种反射面天线和透镜天线得到馈源，也用作微波中继站的独立天线和测试天线增益的标准天线。
(1)E 面扇形喇叭 (2)H 面扇形喇叭 (3)角锥喇叭 (4)圆锥喇叭图1 几种常见的喇叭天线喇叭天线就其结构来讲可以看成两大部分构成：一是波导部分，横截面有矩形，也有圆形；二是真正的喇叭天线部分。
波导部分相当于天线中的馈线，是提供喇叭天线信号和能量的部分。
喇叭天线可视为张开的波导。
喇叭的功能是在比波导更大的口径上产生均匀的相位波前，从而获得较高的定向性能。
矩形波导中的TE10模传输到波导和喇叭的口面时，口面上的波可以作为次级源再次辐射。
普通喇叭天线结构原理图如图2所示。
图2 喇叭天线结构辐射图T次 级源次级源二、喇叭天线尺寸计算2.1、公式推算本设计需要设计一个K 波段（18GHz-26.5GHz ），用WR-42矩形波导来馈电，最大增益大于15dB 的喇叭天线。
喇叭天线波导部分可百度查阅K 波段标准矩形波导尺寸得到，矩形波导的长度可选为 1.2*λ。
典型的角锥喇叭的尺寸如下图所示。
(1)几何结构(2)X-Y 面横截面(H 面)(3)Y-Z 面横截面(E 面)图3 角锥喇叭几何关系由[1]知H R 一定，有一最佳的喇叭口径宽度h a ，并发现其近似规律为H h R a λ3=(1)同理，E R 一定，有一最佳的喇叭口径宽度h b ，并发现其近似规律为H h R λ2b =(2)由图3(b)(c)根据相似三角形原理得：h H a aR R -=1(3) hE b bR R -=1(4) 224223432383ah a hhe G a e b G aa a πλπλ=+-(5) 直接求此4次方程的根相当复杂，但可以用数值计算的软件求解也可以用试凑法求解第一种近似解为G a h λ45.0=(6)喇叭天线的欧姆损失很小，因此其方向系数就是增益即a h h e b a G 24λπ=(7)设计步骤如下：1、用试凑法解出式(5)中的h a ，取51.0=a e 。
基于脊间隙波导的低副瓣多波束阵列天线设计
基于脊间隙波导的低副瓣多波束阵列天线设计
权钰;李想;王昊;陶诗飞;曹建银;丁振东
【期刊名称】《南京理工大学学报》
【年(卷),期】2024(48)1
【摘要】为了克服毫米波频段传统多波束阵列天线损耗高、效率低以及等幅激励
情况下副瓣电平较高的问题,该文提出了一种基于间隙波导技术的低副瓣多波束阵
列天线设计方法。
首先,设计了基于巴特勒矩阵的双层多波束馈电网络拓扑结构,将
传统巴特勒矩阵的4个输出端口与不等功分器相连,拓展为8个输出端口,实现输出功率的重新分配,以达到低副瓣设计的目的。
接着,设计了基于脊间隙波导的双层和
单层定向耦合器、交叉结和不等功分器,完成了低副瓣多波束阵列天线的整体设计。
最后,进行了天线实物加工和测试,测试与仿真结果较为吻合,副瓣电平得到了有效降低,验证了所提出的低副瓣多波束阵列天线的性能。
【总页数】8页(P88-95)
【作者】权钰;李想;王昊;陶诗飞;曹建银;丁振东
【作者单位】南京理工大学电子工程与光电技术学院;电磁空间认知与智能控制技
术实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN822
【相关文献】
1.具备阻抗和低副瓣宽带特性的脊波导缝隙阵列天线设计
2.基于基片集成波导(SIW)的低副瓣阵列天线设计
3.L波段双脊裂缝波导低副瓣阵列天线的设计
4.毫米波宽带低副瓣波导缝隙阵列天线设计
5.宽带低副瓣单脊波导裂缝阵天线设计
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天馈线的一些常识
天馈线的一些常识馈线常用馈线类型：1/2″、7/8″、5/4″馈线选取原则：900MHz，馈线长度大于80米采用5/4″馈线；1800MHz，馈线长度大于50米采用5/4″馈线；馈线弯曲曲率不宜过大，外导体要求接地良好。
馈线损耗：900M：7/8″馈线约为5dB/100m；5/4″馈线约为3dB/100m。
1800M：7/8″馈线约为6dB/100m；5/4″馈线约为4dB/100m。
天线GSM移动通信系统中，根据服务区形状、范围、信道数量等条件，一般选择使用水平波瓣宽度为90 °、65 °的定向天线及全向天线等；对使用微蜂窝进行室内覆盖、隧道覆盖等特殊情况，也可以选择分布式天线、泄漏电缆等；在城市密集地区，为了减少对邻区的干扰，多采用65 °天线；在郊区用户量少的地区，一般考虑选用90 °定向天线或全向天线；现在使用较多的天线品牌有：Kathrein、Allgon、西安海天、Andrew等天线的工作原理：从实质上讲天线是一种转换器，它可以把在封闭的传输线中传输的电磁波转换为在空间中传播的电磁波，也可以把在空间中传播的电磁波转换为在封闭的传输线中传输的电磁波。
在移动通信系统中使用的基站天线一般多为由基本单元振子组成的天线阵列增益：定向天线的增益一般在13～18dBi之间；全向天线的增益一般在9～11dBi之间；微蜂窝、室内小天线的增益一般小于10dBi；极化方式定向天线一般有垂直极化和交叉极化两种；全向天线一般都是垂直极化；半功率角水平半功率角：常用的定向天线有60°、65°,90°、120°等；全向天线在水平面上各向同向，没有水平半功率角的概念；垂直半功率角：与天线型号相关，从几度到几十度都有；下倾角：包括机械下倾角和电调下倾角两种；市区基站天线选择a、通常选用水平半功率角60～65°的定向天线；b、一般选择15dBi左右的中等增益天线；c、最好选择带有一定电下倾角（3～6°）的天线；d、建议选择双极化天线。
Ka波段微带天线设计
1、选择合适的介质基板：考虑到 Ka波段的频率较高，我们选择相对介电常 数较高（约为2.2）的介质基板。同时，考虑到易于制造和使用，我们选择了常 见的厚度为0.5mm的基板。
2、设计辐射元的形状和尺寸：使用计算机辅助设计软件进行优化设计，我 们选择了一个矩形金属片作为辐射元。通过调整其长宽比和边缘轮廓，我们可以 实现良好的频率响应和辐射性能。
一、微带天线的基本原理
微带天线是一种利用微带线或带状线作为辐射元件的天线。它主要由一个辐 射元和一个馈线两部分组成。辐射元通常由一层薄的金属导体片嵌入到介质基板 中形成。当电流在馈线和辐射元间流过时，会在导体片上产生辐射，从而形成电 磁波。
二、Ka波段微带天线的特点
Ka波段通常指18-40GHz的无线频段，具有较高的频段和较窄的带宽。因此， Ka波段微带天线的设计需要特别注意以下几个方面的因素：
3、设计馈线：为了与 Ka波段的前端设备连接，我们选择了一条特性阻抗为 50欧姆的微带线作为馈线。在设计中，我们确保了馈线与辐射元之间的阻抗匹配， 以减少信号反射和损失。
4、设计高效率馈电网络：为了实现宽角度的扫描或接收，我们设计了一个 威尔金森功分器作为馈电网络。该馈电网络可以将信号分成两个相同的部分，分 别激励辐射元的两个不同部分，从而实现宽角度的辐射。
三、Ka波段微带天线的关键设计 技术
1、选择合适的介质基板：介质基板的性质对微带天线的性能有着重要影响。 在选择介质基板时，需要考虑其介电常数、损耗角正切、厚度等因素。
2、设计精确的辐射元：辐射元的形状和尺寸对天线的频率响应和辐射性能 有着决定性的影响。通常采用计算机辅助设计软件进行优化设计。
一、背景
随着航天技术的飞速发展，低轨道卫星通信系统在许多领域的应用越来越广 泛。这种系统可以提供高速、高效的无线通信服务，用于军事、民用和商业领域。 为了实现这种通信系统的稳定运行和提供更高的数据传输速率，需要研究和发展 更先进的卫星天线技术。
LTE天线单双流BF-MIMO及其参数学习总结
TD-LTE网络中的多天线技术在无线通信领域，对多天线技术的研究由来已久。
其中天线分集、波束赋形、空分复用(MIMO)等技术已在3G和LTE网络中得到广泛应用。
1 多天线技术简介根据不同的天线应用方式，常用的多天线技术简述如下。
上述多天线技术给网络带来的增益大致分为：更好的覆盖(如波束赋形)和更高的速率(如空分复用)。
3GPP规范中定义的传输模式3GPP规范中Rel-9版本中规定了8种传输模式，见下表。
其中模式3和4为MIMO技术，且支持模式内(发送分集和MIMO)自适应。
模式7、8是单/双流波束赋形。
原则上，3GPP对天线数目与所采用的传输模式没有特别的搭配要求。
但在实际应用中2天线系统常用模式为模式2、3；而8天线系统常用模式为模式7、8。
在实际应用中，不同的天线技术互为补充，应当根据实际信道的变化灵活运用。
在TD-LTE系统中，这种发射技术的转换可以通过传输模式(内/间)切换组合实现。
上行目前主流终端芯片设计仍然以单天线发射为主，对eNB多天线接收方式3GPP标准没有明确要求。
2 多天线性能分析针对以上多天线技术的特点及适用场景，目前中国市场TD-LTE主要考虑两种天线配置：8天线波束赋形(单流/双流)和2天线MIMO(空分复用/发送分集)。
2.1 下行业务信道性能下图是爱立信对上述传输模式的前期仿真结果：在下行链路中，2、8天线的业务信道在特定传输模式下性能比较归纳如下：•8X2单流波束赋型(sbf)在小区边缘的覆盖效果(边缘用户速率)好于2X2空分复用，但小区平均吞吐速率要低于2X2 MIMO场景。
•8X2双流波束赋型(dbf)的边界速率要略好于2X2天线空分复用。
对于小区平均吞吐速率，在正常负荷条件下，二者性能相当。
在高系统负荷条件下，8X2双流波束赋型(dbf)增益较为明显。
在实际深圳外场测试中，测试场景为典型公路环境。
虽然站间距与城区环境相同，但无线传播条件更接近于郊区的特点，即空旷环境较多，信道相关性较强，有利于8天线波束赋形技术。
无源器件基本知识
600~1700 1700～2500
3~5
4～5
≤1.4:1
Typical horizontal pattern
无源器件 - 双面天线
• 宽带 824-960 MHz, 1710-2170 MHz • 5－6 dBi gain
Typical horizontal pattern
• 定向天线
– 垂直极化，90度水平半功率角 – 7dBi增益的定向天线
全向天线
Antel 全向天线
Symbol in system diagram
• Gain 2.1dBi • 360 deg. • Dimensions 205*67mm • N-female connector
Kathrein 737602 全向天线
• 10 m
– 7/8 ” 馈线 + 2 短跳线，Loss = 0.1 × 4 + 2 ×0.3 = 1.0 dB
• 每个连接点带来1 dB的损耗
7 / 8 ” o r 1 ”¼ fe e d e r
An t e n n a ½ ” feeder
BTS
Floor level
类型 Andrew
同轴电缆参数
不等功分器（耦合器）的例子，2个输出端口
类型
2端口功分器(dB) 插入损耗 (dB) 频带
Kathrein
K 63 23 6061 7.0 / 1.0
0.05
800-2000Mhz
K 63 23 6101 10.4பைடு நூலகம்/ 0.4
0.05
800-2000Mhz
K 63 23 6151 15.1 / 0.1
馈线。
无源器件 铜轴电缆
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841800/1900/200/2600XPolFor more information about additional mounting accessories please refer to page 205Dual-Beam PanelDual PolarizationHalf-power Beam Width
1710–22001710–2200
XX40°40°
Type No.80010605Frequencyrange1710 – 1880 MHz1850 – 1990 MHz1920 – 2200 MHzAzimuth directionBeam A (–30°), Beam B (+30°)Polarization+45°, –45°; +45°, –45°+45°, –45°; +45°, –45°+45°, –45°; +45°, –45°Gain2° ... 7° ... 14° T16.5 ... 16.5 ... 16.2 dBi2° ... 7° ... 14° T17.0 ... 16.8 ... 16.5 dBi2° ... 7° ... 14° T17.5 ... 17.4 ... 16.8 dBi
Horizontal Pattern:Half-power beam width(offset beams ±30°)43°40°37°
Front-to-back ratioCopolar: > 30 dBTotal power: > 25 dB
Cross polar ratioMaindirection –30°; +30°Sector –60°; 0°; 0°; +60°Typically:15dB> 8 dBTypically:15dB> 8 dBTypically:15dB> 8 dB
Sidelobe suppression for sidelobes beside main beam> 18 dB
Vertical Pattern:Half-power beam width14.5°14°13°Electrical tilt2°–14°,continuouslyadjustableSidelobesuppressionforfirstsidelobe above main beam> 16 dB
VSWR< 1.5Isolation, between ports> 28 dBIntermodulation IM3< –150 dBc (2 x 43 dBm carrier)Max. power per input200 W (at 50 °C ambient temperature)Input4 x 7-16 femaleConnector positionBottomWind load (at 150 km/h)Frontal / lateral / rearside: 400 / 115 / 450 NHeight/width/depth698 / 380 / 150 mmCategoryofmountinghardwareM (Medium)Weight12 kg / 14 kg (clamps incl.)Scope of supplyPanel and 2 units of clamps for 42 – 115 mm diameter
XXPol Panel 1710–2200/1710–2200 40°(–30°)/40°(+30°) 17/17dBi 2°–14°/2°–14°T1710–2200
7-167-161710–2200–45°Beam B(+30°)1710–2200+45°Beam B(+30°)1710–2200+45°Beam A(–30°)1710–2200–45°Beam A(–30°)7-167-161710 – 1880 MHz1850 – 1990 MHz1920 – 2200 MHz
dB03
1043°
43°
Bd
14.5°103
dB03
1039°
39°
dB03
1036°
36°
Bd
14°103
Bd
13°103
Horizontal PatternVertical PatternBeam A (–30°), Beam B (+30°)2°–14° electrical downtilt
Vertical PatternBeam A (–30°), Beam B (+30°)2°–14° electrical downtiltVertical PatternBeam A (–30°), Beam B (+30°)2°–14° electrical downtiltHorizontal PatternHorizontal Pattern
Beam A(–30°)
Beam A(–30°)
Beam A(–30°)
Beam B(+30°)
Beam B(+30°)
Beam B(+30°)
clampsincluded851800/1900/200/2600XPolFor more information about additional mounting accessories please refer to page 205Dual-Beam PanelDual PolarizationHalf-power Beam Width
1710–22001710–2200
XX45°45°
Type No.80010606V01
Frequencyrange1710 – 1880 MHz1850 – 1990 MHz1920 – 2200 MHzAzimuth directionBeam A (– 30°), Beam B (+30°)Polarization+45°, –45°; +45°, –45°+45°, –45°; +45°, –45°+45°, –45°; +45°, –45°Gain4 x 19 dBi4 x 19.3 dBi4 x 19.5 dBiHorizontal Pattern:Half-power beam width(offset beams ±30°)47°41°43°
Front-to-back ratioCopolar: > 30 dBTotal power: > 25 dB
Cross polar ratioMaindirection –30°; +30°Sector –60°; 0°; 0°; +60°Typically:18dB> 13 dBTypically:17dB> 13 dBTypically:16dB> 13 dB
Sidelobe suppression for sidelobes beside main beam> 18 dB
Vertical Pattern:Half-power beam width7.2°7.1°6.8°Electrical tilt0°–10°,continuouslyadjustableSidelobesuppressionforfirstsidelobe above main beam> 18 dB
VSWR< 1.5Isolation, between ports> 30 dBIntermodulation IM3< –150 dBc (2 x 43 dBm carrier)Max. power per input200 W (at 50 °C ambient temperature)Input4 x 7-16 femaleConnector positionBottomWind load (at 150 km/h)Frontal / lateral / rearside: 710 / 200 / 820 NHeight/width/depth1314 / 380 / 150 mmCategoryofmountinghardwareM (Medium)Weight19 kg / 21 kg (clamps incl.)Scope of supplyPanel and 2 units of clamps for 50 – 115 mm diameter
XXPol Panel 1710–2200/1710–2200 45°(–30°)/45°(+30°) 19.5/19.5dBi 0°–10°/0°–10°T1710–2200
7-167-161710–2200–45°Beam B(+30°)1710–2200+45°Beam B(+30°)1710–2200+45°Beam A(–30°)1710–2200–45°Beam A(–30°)7-167-161710 – 1880 MHz1850 – 1990 MHz1920 – 2200 MHz
dB03
1047°
47°7.2°
Bd
103
dB03
1045°
45°
dB03
1043°
43°
7.1°Bd
103
6.8°Bd
103
Horizontal PatternVertical PatternBeam A (–30°), Beam B (+30°)0°–10° electrical downtilt
Vertical PatternBeam A (–30°), Beam B (+30°)0°–10° electrical downtiltVertical PatternBeam A (–30°), Beam B (+30°)0°–10° electrical downtiltHorizontal PatternHorizontal Pattern
Beam A(–30°)
Beam A(–30°)
Beam A(–30°)
Beam B(+30°)
Beam B(+30°)
Beam B(+30°)
clampsincluded