wlan基础知识-董晓荔

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1、WLAN基础知识 网络部 天线及无源器件技术 网络部 天线的基本概念天线的基本概念 把从导线上传输过来的电信号转为无线电波发射到空间； 收集无线电波，并产生电信号 3 天线的尺寸与波长和增益有关天线的尺寸与波长和增益有关 导线有交变电流，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 当导线长度L远小于波长时，导线电流小，辐射弱； 到导线长度与波长相当时，导线电流大大增加，覆盖较强； 振子：能产生显著辐射的直导线 若导线间距离很近，电场被束缚 在两导线之间，则辐射很微弱。 将两导线张开，电场即散播在周 围空间，则辐射增强。 4 天线的尺寸与波长和增益有关 电磁波波长越长，天线的尺寸

2、越大； 天线需提供的增益越大，天线的尺寸越大 5 卫星天线吸顶天线美国金石”雷达天线 直径71米 直径13米 直径0.18米 振子 振子 在天线中并能产生显著电磁辐射的直导线 对称振子 两臂长度相等的振子，叫对称振子 半波对称振子 每臂长度为四分之一波长 全长是1/2波长 折合振子 将振子折合起来 1/4波长 1/4波长 1/2波长 1/2波长 6 天线的方向性和方向图 天线的方向性 天线辐射电磁波是有方向性的 在天线的发送端，方向性指天线向一定方向辐射电磁波的能力； 对于接收端而言，则表示天线对来自不同方向的电磁波的接收能力。 天线的方向图 通常用垂直平面及水平平面上表示不同方向辐射（或接收

3、）电磁波功率大小 的曲线就是天线的方向性，并称为天线辐射的方向图。 全向天线立体方向图全向天线垂直面方向图全向天线水平面方向图 水平面方向 图视角 垂直面方向 图视角 7 天线方向性的变化 各种天线的形成 通过对天线的内部结构做相应的改动，可以改变天线的方向性，并由此形成 不同种类及特性各异的天线。 标准半波对称振子天线 增加反射板 反射面把功率反射到单侧方 向，提高了增益。 反射板 振子 增加振子数量 振子 8 天线方向图天线方向图2.4G室外高增益全向天线室外高增益全向天线 全向天线 增益:11dBi 工作在2.4G频段 用于地广人稀地区的大范围覆盖 水平方向图 垂直方向图 9 天线方向图

4、天线方向图2.4G室外高增益定向天线室外高增益定向天线 面板型定向天线 增益:11dBi 工作在2.4G频段 适用于高密度接入覆盖 水平方向图垂直方向图 10 天线的波瓣宽度天线的波瓣宽度 波瓣 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。 波瓣宽度 在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3dB（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）。 - 3dB点 -3dB点 峰值方向 （最大辐射方向） 25o 波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距 离越远，抗干扰能力越强。 板状天线立体方向图 11 天线的增益天线的增益 增益

5、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 同一点处所产生的信号的功率密度 之比。 增益与波瓣宽度的关系 增益与天线波瓣宽度有密切的关系 方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益 越高。 12 天线的增益 一个单一对称振子具 有面包图形的方向图 一个各向同性的辐射器 在所有方向有相同辐射 对称振子的增益为2.17dB dBd和dBi的区别 一个天线与对称振子相比的 增益用dBd表示 一个天线与各向同性辐射器 相比较的增益用dBi表示 13 旁瓣抑制 上旁瓣抑制 对于无线覆盖天线，其服务对象是地面上的无线用户，指向天空的辐射是毫无意义的 。因而人们常常要求它的垂直面方向图主瓣上方的第一

6、旁瓣尽可能弱一些，这就是所 谓的上旁瓣抑制。 抑制前抑制后 上旁波瓣 14 前后比 方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比； 前后比越大，接收性能好 全向天线的前后比为0dB，常用定向天线的前后比典型值为1830dB。 后向功率 前向功率 15 天线的极化 垂直极化水平极化 +45 极化-45 极化 天线向周围空间辐射电磁波是由电场和磁场构成的； 人们规定：天线极化方向就是电场的方向 16 天线的极化 垂直/水平极化组合+/-45 极化组合 把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起； 或者把+45极化和-45极化两种极化的天线组合在一起，就构成了 双极化天线 17 极化损失 极化损失 收、发

7、天线的极化方式必需一致，也就是垂直（或水平）极化波要用具有垂直（或水 平）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，接 收到的信号将会变小，也就是发生极化损失。 极化完全隔离 当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时，例如用水平极化的接收天线接 收垂直极化的来波时，天线就完全接收不到来波的能量，这种情况下极化损失为最大， 称极化完全隔离。 工程指导 在WLAN工程中使用的天线一般均为收发一体的垂直极化天线。 18 为什么需要多极化天线 最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量； 传统天线都只有一个极化方向， 如室外的全向天线； 802.11n的MIMO技术利用了

8、多 天线收发的多空间流； MIMO如果利用多个单极化天线， 在一个方向需要3个天线； 多极化天线通过合理振子排列， 融合多天线，同时降低或避免了 天线之间的干扰。 19 天线的驻波比 天线的驻波比 表示天馈线与基站匹配程度的指标； 驻波比产生 是由于入社波能量传输到天线输入端时，能量未被全部吸收（辐射），从而 产生发射波； VSWR越大，发射越大，匹配越差； 驻波比差的坏处 降低天线的辐射功率； 增加线缆损耗； 匹配严重时，发射机的输出功率达不到设计额定值 20 天线参数表（1） 2.4G定向壁挂天线 21 天线参数表（2） 2.4G小板状天线 22 常用天线介绍室内吸顶天线 室内吸顶天线 结

9、构轻巧、外型美观、安装方便等优点； 用于建筑物内全向无线覆盖； 室内吸顶增益一般为2dBi ； 吸顶天线在上部安装了一块反射板，控制向上辐射的电磁波并使其向下辐射； 减少吸顶天线对上一楼层的无线干扰，还可以增强下方空间的无线覆盖效果。 23 常用天线介绍室内壁挂天线 室内壁挂天线 结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。 室内壁挂天线属于定向天线, 其增益约为7dBi。 室内壁挂天线在防水、防潮等方面没有做特殊处理，切勿将其安装在室外环境。 24 常用天线介绍室外柱状天线 室外柱状天线 被称为杆状天线或鞭状天线，属于全向天线，其主要应用于室外大面积无线覆盖；一 般采用玻璃钢外壳封装，具有增益高、安

10、装方便，并具有良好的抗风、防潮、防腐等 特点； 25 常用天线介绍室外板状天线 室外板状天线 称为扇区天线或扇型天线； 增益高、结构牢靠、安装方便，以及良好的防振动冲击和防水防腐能力等特点； 要应用于室外定向覆盖，也可作为WLAN工程中点到多点桥接的中心点天线。 26 常用天线介绍高增益栅状抛物面天线 栅状抛物面天线 具有良好的聚焦作用，天线集射能力强，特别适用于点对点的通信，例如它常被选为 WLAN点到点远距离通讯天线。； 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。 27 常用天线介绍其他 28 无源器件无源器件功分器功分器 功分器的作用是将输入的信号功率均等的分成若干个等功率

11、信号,主要有 二功分器，三功分器和四功分器。 功分器采用传输线原理实现功率的分配，在下行方向上是阻抗匹配的， 插损很小；但在上行方向上，是阻抗失配的，插损较大。从这一点上可 以看到，一般的功分器是有方向性的，不能反过来当合路器使用。 下图依次是功分器的示意图、实物图和原理图。 29 无源器件无源器件功分器指标功分器指标 产品类型二功分器三功分器四功分器 频率范围8002500MHz8002500MHz8002500MHz 通过功率200W200W200W 插入损耗0.3dB(不含分配比)0.4 dB(不含分配比)0.4 dB(不含分配比) 带内波动0.3dB0.3dB0.3dB 电压驻波比1.

12、31.31.3 阻抗505050 温度范围-30+75-30+75-30+75 平均故障间隔时间100000 小时100000 小时100000 小时 接口形式N（female）N（female）N（female） 30 无源器件无源器件耦合器耦合器 10db 定向耦合器的作用是将信号不均匀地分成2份，分别称为主干端和耦合端，也 有的称为直通端和耦合端。一般用于移动通信系统中，从主干路中提取一部分 信号用于支路。 耦合器同样采用传输线原理，当两根无屏蔽的传输线近距离靠近时，二者之间 会发生功率传递，这就是功率耦合。 从名称可以看到，耦合器也是有方向性的，In口为输入端，Coupling口为耦

13、合端输出，Out为主干端输出；不可接反，否则会导致主干路插损过大以及耦 合度偏差。 以下图分别为耦合器示意图、实物图和原理图。 Coupling InOut 31 无源器件无源器件耦合器指标耦合器指标 产品编号（耦合度）0507101520253040 频率范围 (MHz)8002500 通过功率 (W)200 耦合度 (dB)50.670.6100.8151201251301401 插入损耗 (dB)2.11.41.00.60.50.50.30.3 方向性 (dB) 20 电压驻波比1.3 互调-120dBc +43dBm2 阻抗 ()50 温度范围 ()-25+55 平均故障间隔时间（小时

14、 ） 100000 接口 ConnecterN（female） 32 无源器件无源器件多模合路器多模合路器 多模合路器的作用是将多种不同频率的信号合并，使之可以利用同一套 天馈进行传输；同时还要保证不同信号之间不发生干扰（隔离）。 多模合路器同样采用传输线原理，原理类似于功分器，有2点区别：1， 合路器在上行方向（合路方向）是阻抗匹配的，损耗很小；2，合路器各 输入端口均设计了带通滤波器，对于其它端口输入的其它频率信号，起 到隔离的作用，所以多模合路器一半比功分器体积大、成本高。 多模合路器各输入端口的频率是独立的，使用时必须连接正确。 下图为多模合路器实物图。 33 无源器件无源器件多模合路

15、器指标多模合路器指标 参数Parameter 技术指标Technical Specification GSMWLAN 频率范围 Frequency Band880960 MHz24002500MHz 带宽Bandwidth80MHz100MHz 插入损耗Insertion Loss1.0dB1.0dB 带外抑制Out-band Rejection80dBDCS80dBEGSM 带内平坦度 In-band flatness0.5dB0.5dB 电压驻波比VSWR1.3 阻抗Impedance50 通过功率Pass Power100W 温度范围Temperature Range-25 55 接口ConnectorN-50KF 34 无源器件无源器件馈线馈线 射频馈线主要用于室分型网络的无线信号传输以及室外网络的天线连接。 通常采用1/2英寸馈线，接头一般采用N型公头。 射频馈线主要衡量插入损耗，以下是规格参数的介绍。 35 端到端的帧交互过程 网络部 转发模型FAT AP Fat AP：将WLAN的物理层、用户 数据加密、用户认证、QoS、网络 管理、漫游技术以及其他应用层的 功能集于一身。 Fat AP无线网络解决方案可由由Fat AP直接在有线网的基础上构成。 缺点： 对每AP都需要配置，难于集中管理 无法对射频环境进行监控调整 L2漫游，适合小规模组网 37 E