视频监控-06-无线传输

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1、,无线传输,同轴电缆,第三章 传输系统,双绞线,光端机,光纤传输,提示：双击视频全屏缩放，按Esc键退出全屏,天线的性能参数 天线的输入阻抗 Zin 定义：天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个纯出于习惯。在我们日常维护中，用的较多的是驻波

2、比和回波损耗。一般生产的馈线，主要是300欧姆、75欧姆和50欧姆三种阻抗。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 天线的输入阻抗 Zin 基本偶极天线的阻抗是75欧姆左右，V型偶极天线是50欧姆左右，基本垂直天线阻抗 50欧姆。其他天线一般阻抗都不是50或75欧姆，一般移动通信天线的输入阻抗为50。那么在把它们与馈线连接之前，需要有一定的手段来做阻抗变换。 输入阻抗具有电阻分量 Rin 和电抗分量 Xin ，即 Zin = Rin + j Xin 。电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此，必须使电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。事实上，即

3、使是设计、调试得很好的天线，其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。 输入阻抗与天线的结构、尺寸以及工作波长有关，半波对称振子是最重要的基本天线 ，其输入阻抗为 Zin = 73.142.5 (欧) 。当把其长度缩短（）时，就可以消除其中的电抗分量，使天线的输入阻抗为纯电阻，此时的输入阻抗为 Zin = 73.1 (欧) ,（标称 75 欧） 。注意，严格的说，纯电阻性的天线输入阻抗只是对点频而言的。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 天线的输入阻抗 Zin 顺便指出，半波折合振子的输入阻抗为半波对称振子的四倍，即 Zin = 280 (欧) ,（标称300欧）。 对于任一天

4、线，人们总可通过天线阻抗调试，在要求的工作频率范围内，使输入阻抗的虚部很小且实部相当接近 50 欧，从而使得天线的输入阻抗为Zin = Rin = 50 欧，这是天线能与馈线处于良好的阻抗匹配所必须的。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 匹配概念 什么叫匹配？简单地说，馈线终端所接负载阻抗L 等于馈线特性阻抗0 时，称为馈线终端是匹配连接的。匹配时，馈线上只存在传向终端负载的入射波，而没有由终端负载产生的反射波，因此，当天线作为终端负载时，匹配能保证天线取得全部信号功率。如下图所示，当天线阻抗为 50 欧时，与50 欧的电缆是匹配的，而当天线阻抗为 80 欧时，与50欧的电缆

5、是不匹配的。 如果天线振子直径较粗，天线输入阻抗随频率的变化较小，容易和馈线保持匹配，这时天线的工作频率范围就较宽。反之，则较窄。 在实际工作中，天线的输入阻抗还会受到周围物体的影响。为了使馈线与天线良好匹配，在架设天线时还需要通过测量，适当地调整天线的局部结构，或加装匹配装置。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 天线的输入阻抗 Zin 反射损耗 前面已指出，当馈线和天线匹配时，馈线上没有反射波，只有入射波，即馈线上传输的只是向天线方向行进的波。这时，馈线上各处的电压幅度与电流幅度都相等，馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。 而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈

6、线特性阻抗时，负载就只能吸收馈线上传输的部分高频能量，而不能全部吸收，未被吸收的那部分能量将反射回去形成反射波。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 天线的输入阻抗 Zin 反射损耗 例如，在右图中，由于天线与馈线的阻抗不同，一个为75欧姆，一个为50欧姆，阻抗不匹配，其结果是,回波损耗以分贝值表示。回波损耗的值在0dB的到无穷大之间，回波损耗越小表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。0表示全反射，无穷大表示完全匹配。在移动通信系统中，一般要求回波损耗大于14dB。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 天线的输入阻抗 Zin 电压驻波比 在不匹配的情况下, 馈

7、线上同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅max ，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅min ，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 天线的输入阻抗 Zin 电压驻波比 反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射系数，记为 R 反射波幅度 （L0） R 入射波幅度 （L0 ） 波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比，记为VSWR 波腹电压幅度max （1 + R） VSWR 波节电压辐度min （1 - R）,第三章 传

8、输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 天线的输入阻抗 Zin -电压驻波比 终端负载阻抗L 和特性阻抗0 越接近，反射系数 R 越小，驻波比VSWR 越接近于，匹配也就越好。在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1.5，但实际应用中VSWR应小于1.2。过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大，影响基站的服务性能。 平衡装置 信号源或负载或传输线，根据它们对地的关系，都可以分成平衡和不平衡两类。若信号源两端与地之间的电压大小相等、极性相反，就称为平衡信号源，否则称为不平衡信号源；若负载两端与地之间的电压大小相等、极性相反，就称为平衡负载，否则称为不平衡负载；若传输线两导体与地之间阻抗

9、相同，则称为平衡传输线，否则为不平衡传输线。 在不平衡信号源与不平衡负载之间应当用同轴电缆连接，在平衡信号源与平衡负载之间应当用平行双线传输线连接，这样才能有效地传输信号功率，否则它们的平衡性或不平衡性将遭到破坏而不能正常工作。如果要用不平衡传输线与平衡负载相连接，通常的办法是在两者之间加装“平衡不平衡”的转换装置，一般称为平衡变换器 。对称的天线是平衡的，如偶极天线、八木天线，而同轴电缆是不平衡的，把这两者连接起来，就需要解决平衡不平衡转换的问题。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 平衡装置 二分之一波长平衡变换器 又称“”形管平衡变换器，它用于不平衡馈线同轴电缆与平衡负载

10、半波对称振子之间的连接。 “”形管平衡变换器还有 1:4 的阻抗变换作用。移动通信系统采用的同轴电缆特性阻抗通常为50欧，所以在YAGI天线中，采用了折合半波振子，使其阻抗调整到200欧左右，实现最终与主馈线50欧同轴电缆的阻抗匹配。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 平衡装置 四分之一波长平衡-不平衡器 利用四分之一波长短路传输线终端为高频开路的性质实现天线平衡输入端口与同轴馈线不平衡输出端口之间的平衡-不平衡变换。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 天线的工作频率范围（频带宽度） 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（频带宽度）内工作的。

11、这意味着虽然谐振频率是一个频率点，但是在这个频率点附近一定范围内，这付天线的性能都是差不多好的。这个范围就是带宽。天线的带宽和天线的型式、结构、材料都有关系。一般来说，振子所用管、线越粗，带宽越宽；天线增益越高。一般说来，在工作频带宽度内的各个频率点上, 天线性能是有差异的，但这种差异造成的性能下降是可以接受的。 天线的频带宽度有两种不同的定义： 一种是指在驻波比SWR 1.5 条件下，天线的工作频带宽度； 一种是指天线增益下降 3 分贝范围内的频带宽度。 在移动通信系统中，通常是按前一种定义的，具体的说，天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR 不超过 1.5 时，天线的工作频率范围。,第三章

12、传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 天线的效率 天线本身是一种无源器件，就其对传输而言存在一定的损耗。这种损耗通常用天线的效率来衡量。所谓天线效率就是指天线的辐射功率PF与输入功率Pi之比。常用“”来表示， 即 仰角 天线的仰角是指电波的仰角，而并不是天线振子本身机械上的仰角。仰角反映了天线接收哪个高度角来的电波最强。对于F层传播，我们希望仰角低，可以传播地远，对于 Es层，电波主要是从高处来，我们希望仰角高。 仰角的高低取决于天线型式和架设高度。一般来说，垂直天线具有低仰角，其他天线的仰角随架设高度变化。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,天线的性能参数 架设高度 天线有一个架设高

13、度。这个高度实际上是两个高度，一个高度我们考虑它的水平面高度，这个高度对于本地信号有些用，对于DX其实用处不大。第二个常常被忽略的高度是地面高度，是指天线到电气地面的高度。比如架设在钢筋水泥房顶的天线，虽然房子高有20米，但是天线距房顶只有1米，那么这付天线的高度只是1米。 天线的高度对不同的天线有不同的影响，一般会影响天线的阻抗和仰角。通常我们认为天线的地面高度应在0.4个波长以上，才比较不受地面的影响。 天线测量方法和常用仪器 输入阻抗和驻波系数的测量 把天线直接接至测量仪器上就可进行输入阻抗和驻波系数的测量。常用仪器有：网络分析仪、阻抗分析仪、阻抗电桥、驻波表等。 方向图的测量 常用旋转被测天线法进行测量。所需仪器设备有：天线测试转台、功率信号源、场强计及辅助天线。 增益测量 天线增益测量有比较法、射电天文法等，常用比较法测量天线增益。所需仪器设备与方向图测量相同，但还需已知增益的标准天线。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,