文档介绍：天线基础知识
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中级培训第一模块之
三
内容介绍
天线理论基础知识
不同天线的适用范围及特点
工作中的注意事项
天线基础知识
天线的作用与地位
无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由天线接收下来,并通过馈线送到无线电接收机。可见,天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备,没有天线也就没有无线电通信。
天线品种繁多,以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。
对于众多品种的天线,进行适当的分类是必要的: 按用途分类:可分为通信天线、电视天线、雷达天线等; 按工作频段分类:可分为短波天线、超短波天线、微波天线等; 按方向性分类:可分为全向天线、定向天线等; 按外形分类,可分为线状天线、面状天线等;
按极化方式分类:垂直极化、水平极化、交叉极化等
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* 电磁波的辐射
导线上有交变电流流动时,就可以发生电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长度和形状有关。 a 所示,若两导线的距离很近,电场被束缚在两导线之间,因而辐射很微弱;将两导线张开, b 所示,电场就散播在周围空间,因而辐射增强。
必须指出,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,导线上的电流将大大增加,因而就能形成较强的辐射。
a
b
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对称振子
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, a 。
另外,还有一种异型半波对称振子,可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框,并把全波对称振子的两个端点相叠,这个窄长的矩形框称为折合振子,注意,折合振子的长度也是为二分之一波长,故称为半波折合振子, b 。
1/4波长
对称振子
1/4波长
1/2波长
a
b
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天线方向性的讨论
天线方向性(全向天线)
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。垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图( a)。立体方向图虽然立体感强,但绘制困难, b c 给出了它的两个主平面方向图,平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。 b 可以看出,在振子的轴线方向上辐射为零,最大辐射方向在水平面上; c 可以看出,在水平面上各个方向上的辐射一样大。
c 水平面方向图
b 垂直面方向图
a 立体方向图
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天线方向性增强(全向天线)
若干个对称振子组阵,能够控制辐射,产生“扁平的面包圈”,把信号进一步集中到在水平面方向上。
下图是4个半波对称振子沿垂线上下排列成一个垂直四元阵时的立体方向图和垂直面方向图。
垂直面方向图
立体方向图
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也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向(定向天线)
平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反射面的作用------反射面把功率反射到单侧方向,提高了增益。
全向阵
(垂直阵列不带平面反射板)
抛物反射面的使用,更能使天线的辐射,像光学中的探照灯那样,把能量集中到一个小立体角内,从而获得很高的增益。不言而喻,抛物面天线的构成包括两个基本要素:抛物反射面和放置在抛物面焦点上的辐射源。
扇形区覆盖
(垂直阵列带平面反射板)
平面反射板
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增益
天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说,增益的提高主要依靠减小垂直方向辐射的波瓣宽度,而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要,因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围,或者在确定范围内增大增益余量。表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益,在各方向的辐射是均匀的;dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+。相同的条件下,增益越高,电波传播的距离越远。一般地,GSM定向基站的天线增益为17dBi/,全向的为11dBi。
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