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1、广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识张作龙经理13332805778广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1天线1.1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，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），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
2、、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.广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识*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。如图1.1a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，如图1.1b所
3、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。图1.1a图1.1b广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.2对称振子对称振子对对称称振振子子是是一一种种经经典典的的、迄迄今今为为止止使使用用最最广广泛泛的的天天线线，单单个个半半波波对对称称振振子子可可简简单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。地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采
4、用多个半波对称振子组成天线阵。两两臂臂长长度度相相等等的的振振子子叫叫做做对对称称振振子子。每每臂臂长长度度为为四四分分之之一一波波长长、全全长长为为二二分分之之一一波长的振子，称半波对称振子波长的振子，称半波对称振子,见见图1.2a。另另外外，还还有有一一种种异异型型半半波波对对称称振振子子，可可看看成成是是将将全全波波对对称称振振子子折折合合成成一一个个窄窄长长的的矩矩形形框框，并并把把全全波波对对称称振振子子的的两两个个端端点点相相叠叠，这这个个窄窄长长的的矩矩形形框框称称为为折折合合振振子子，注注意意，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折合振子的长度也是为二分之一波长
5、，故称为半波折合振子,见见图1.2b。1/4波长波长对称振子对称振子1/4波长波长1/2波长波长图1.2a图1.2b广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.3天线方向性的讨论天线方向性的讨论1.3.1天线方向性天线方向性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。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垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈面包圈
6、”形的形的立体方向图立体方向图（图（图1.3.1a）。）。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，图图1.3.1b与图与图1.3.1c给出了它的两个给出了它的两个主平面方向图主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。从图平面上的方向性。从图1.3.1b可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从图方向在水平面上；而从图1.3.1c可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。图图1.3.1 c 水平面方向图水平面
7、方向图图图1.3.1 b 垂直面方向图垂直面方向图图图1.3.1a立体方向图立体方向图广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.3.2天线方向性增强天线方向性增强若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈扁平的面包圈”，把信号进把信号进一步集中到在水平面方向上。一步集中到在水平面方向上。下图是下图是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立体方向图和垂直面图和垂直面方向图。方向图。垂直面方向图垂
8、直面方向图立体方向图立体方向图广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向利用反射板可把辐射能控制到单侧方向 平平面面反反射射板板放放在在阵阵列列的的一一边边构构成成扇扇形形区区覆覆盖盖天天线线。下下面面的的水平面方向图说明了反射反射面面的作用的作用-反射面把功率反射到反射面把功率反射到单侧方向，单侧方向，提高了增益。提高了增益。全向阵全向阵（垂直阵列（垂直阵列 不带平面反射板）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，把能量集抛物反射面的
9、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：两个基本要素：抛物反射面抛物反射面 和和 放置在抛物面焦点上的辐射源。放置在抛物面焦点上的辐射源。扇形区覆盖扇形区覆盖（垂直阵列（垂直阵列 带平面反射板）带平面反射板）平面反射板平面反射板广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.3.3增益增益增益增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单
10、元在空间同是指：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。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。增益越高。可以这样来理解可以这样来理解增益增益的物理含义的物理含义-为在一定的距离上的某点处产为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需
11、要100W的输的输入功率，而用增益为入功率，而用增益为G=13dB=20的某定向天线作为发射天线时，输入功率只的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需需100/20=5W.换言之，某天线的换言之，某天线的增益，增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。半波对称振子的半波对称振子的增益为增益为G=2.15dBi;4个半波对称振子个半波对称振子沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为增益约为G=8.15dBi(dBi这个单位表示
12、比较对象是各向均匀辐射的理想点源这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源)。如果如果以半波对称振子作以半波对称振子作比较对象，则增益的单位是比较对象，则增益的单位是dBd.半波对称振子的半波对称振子的增益为增益为G=0dBd（因为是自己跟自己比，比值为（因为是自己跟自己比，比值为1，取对数，取对数得零值。）得零值。）；垂直四元阵，其垂直四元阵，其增益约为增益约为G=8.152.15=6dBd.广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.3.4波瓣宽度波瓣宽度方方向向图图通通常常都都有有两两个个或或多多个个
13、瓣瓣，其其中中辐辐射射强强度度最最大大的的瓣瓣称称为为主主瓣瓣，其其余余的的瓣瓣称称为为副副瓣瓣或或旁旁瓣瓣。参参见见图图1.3.4a,在在主主瓣瓣最最大大辐辐射射方方向向两两侧侧，辐辐射射强强度度降降低低3dB（功功率率密密度度降降低低一一半半）的的两两点点间间的的夹夹角角定定义义为为波波瓣瓣宽宽度度（又又称称波波束束宽宽度度 或或主主瓣瓣宽宽度度 或或半半功率角功率角）。波瓣宽度）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。还还有有一一种种波波瓣瓣宽宽度度，即即10dB波波瓣瓣宽宽度度，顾顾名名思思义义它它是是方方向向图图中中辐
14、辐射射强强度度降降低低10dB（功率密度降至十分之一）（功率密度降至十分之一）的两个点间的夹角，见图的两个点间的夹角，见图1.3.4b.3dB 波瓣宽度波瓣宽度 - 3dB点点 - 3dB点点10dB 波瓣宽度波瓣宽度 -10dB点点 - 10dB点点峰值方向峰值方向（最大辐射方向）（最大辐射方向）图图1.3.4a图图1.3.4b峰值方向峰值方向（最大辐射方向）（最大辐射方向）广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.3.5前后比前后比方方向向图图中中，前前后后瓣瓣最最大大值值之之比比称称为为前前后后比比，
15、记记为为F/B。前前后后比比越越大大，天天线线的后向辐射（或接收）越小。前后比的后向辐射（或接收）越小。前后比F/B的计算十分简单的计算十分简单-F/B=10Lg （前向功率密度）前向功率密度）/（后向功率密度后向功率密度）对对天天线线的的前前后后比比F/B有有要要求求时时，其其典典型型值值为为（1830）dB，特特殊殊情情况况下下则则要要求达（求达（3540）dB. 广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.3.6天线增益的若干近似计算式天线增益的若干近似计算式1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线
16、，可用下式估算其增益：）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益：G（dBi）=10Lg32000/（23dB,E23dB,H）式中，式中，23dB,E与与23dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；32000是统计出来的经验数据。是统计出来的经验数据。2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：G（dBi）=10Lg4.5（D/0）2式中，式中，D为抛物面直径；为抛物面直径；0为中心工作波长；为中心工作波长；4.5是统计出来的经验数据。是统计出来的经验数据。3）对于直立全向天线，有近似计算式
17、）对于直立全向天线，有近似计算式G（dBi）=10Lg2L/0式中，式中，L为天线长度；为天线长度；0为中心工作波长；为中心工作波长；天线的基本知识天线的基本知识广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.3.7上旁瓣抑制上旁瓣抑制对对于于基基站站天天线线，人人们们常常常常要要求求它它的的垂垂直直面面（即即俯俯仰仰面面）方方向向图图中中，主主瓣瓣上上方方第第一一旁旁瓣瓣尽尽可可能能弱弱一一些些。这这就就是是所所谓谓的的上上旁旁瓣瓣抑抑制制 。基基站站的的服服务务对对象象是是地地面面上上的的移移动动电话用户，指
18、向天空的辐射是毫无意义的电话用户，指向天空的辐射是毫无意义的。天线的基本知识天线的基本知识广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.3.8天线的下倾天线的下倾为使主波瓣指向地面，安置时需要将天线适度下倾为使主波瓣指向地面，安置时需要将天线适度下倾。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识垂直极化垂直极化1.4天线的极化天线的极化天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场天线向周围空间辐射电磁波。电磁波
19、由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的一般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化极化的情况：垂直极化-是最常用的；水平极化是最常用的；水平极化-也是要被用到的。也是要被用到的。水平极化水平极化EE广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识垂直极化垂直极化1.4.1双极化天线双极化天线下图示出了另两种单极化的情况：下图示出了另两种单极化的情况：+45极化极化与与-45极化，它们仅仅在特殊场合下使用。
20、极化，它们仅仅在特殊场合下使用。这样，共有四种单极化了，见下图。这样，共有四种单极化了，见下图。把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起，或者，把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起，或者，把把+45极化和极化和-45极化两种极化的天线组合在一起，就构成了一种新的天线极化两种极化的天线组合在一起，就构成了一种新的天线-双极化天线。双极化天线。水平极化水平极化+45极化极化-45极化极化EEEE广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识下图示出了两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线，注意，双极化天
21、线下图示出了两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线，注意，双极化天线有两个接头。有两个接头。双极化天线辐射（或接收）两个双极化天线辐射（或接收）两个极化在空间相互正交（垂直）的极化在空间相互正交（垂直）的波。波。V/H（垂直（垂直/水平）型水平）型双双极极化化+45/-45型型双双极极化化广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.4.2极化损失极化损失垂垂直直极极化化波波要要用用具具有有垂垂直直极极化化特特性性的的天天线线来来接接收收，水水平平极极化化波波要要用用具具有有水水平平极极化化特特性性的的天天
22、线线来来接接收收。右右旋旋圆圆极极化化波波要要用用具具有有右右旋旋圆圆极极化化特特性性的的天天线线来来接接收收，而而左左旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收。旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收。当当来来波波的的极极化化方方向向与与接接收收天天线线的的极极化化方方向向不不一一致致时时，接接收收到到的的信信号号都都会会变变小小，也也就就是是说说，发发生生极极化化损损失失。例例如如：当当用用+45极极化化天天线线接接收收垂垂直直极极化化或或水水平平极极化化波波时时，或或者者，当当用用垂垂直直极极化化天天线线接接收收+45极极化化或或-45极极化化波波时时，等等等等情情况况下下，都都
23、要要产产生生极极化化损损失失。用用圆圆极极化化天天线线接接收收任任一一线线极极化化波波，或或者者，用用线线极极化化天天线线接接收收任任一一圆圆极极化化波波，等等情况下，也必然发生极化损失等等情况下，也必然发生极化损失-只能接收到来波的一半能量。只能接收到来波的一半能量。当当接接收收天天线线的的极极化化方方向向与与来来波波的的极极化化方方向向完完全全正正交交时时，例例如如用用水水平平极极化化的的接接收收天天线线接接收收垂垂直直极极化化的的来来波波，或或用用右右旋旋圆圆极极化化的的接接收收天天线线接接收收左左旋旋圆圆极极化化的的来来波波时时，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天
24、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，称称极化完全隔离极化完全隔离。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.4.3极化隔离极化隔离理理想想的的极极化化完完全全隔隔离离是是没没有有的的。馈馈送送到到一一种种极极化化的的天天线线中中去去的的信信号号多多少少总总会会有有那那么么一一点点点点在在另另外外一一种种极极化化的的天天线线中中出出现现。例例如如下下图图所所示示的的双双极极化化天天线线中中，设设输输入入垂垂直直极极化化天天线线的的功功率率为为10W，结结果果在在水水平平极极化化天天线线的的输
25、输出出端端测测得得的的输输出出功功率率为为10mW。垂直极化，垂直极化，10W水平极化，水平极化，10mW在这种情况下的在这种情况下的极化极化隔离为隔离为X = 10 Lg (10,000 mW / 10 mW) = 10 Lg (1000) = 30（dB）广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.5天线的输入阻抗天线的输入阻抗Zin定定义义：天天线线输输入入端端信信号号电电压压与与信信号号电电流流之之比比，称称为为天天线线的的输输入入阻阻抗抗。输输入入阻阻抗抗具具有有电电阻阻分分量量Rin和和电电抗抗分
26、分量量Xin，即即Zin=Rin+jXin。电电抗抗分分量量的的存存在在会会减减少少天天线线从从馈馈线线对对信信号号功功率率的的提提取取，因因此此，必必须须使使电电抗抗分分量量尽尽可可能能为为零零，也也就就是是应应尽尽可可能能使使天天线线的的输输入入阻阻抗抗为为纯纯电电阻阻。事事实实上上，即即使使是是设设计计、调调试试得得很很好好的的天天线线，其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。输输入入阻阻抗抗与与天天线线的的结结构构、尺尺寸寸以以及及工工作作波波长长有有关关，半半波波对对称称振振子子是是最最重重要要的的基基本本天天线线，其其输输入入阻阻抗抗为为Zi
27、n=73.142.5(欧欧)。当当把把其其长长度度缩缩短短（）时时，就就可可以以消消除除其其中中的的电电抗抗分分量量，使使天天线线的的输输入入阻阻抗抗为为纯纯电电阻阻，此此时时的的输输入入阻阻抗抗为为Zin=73.1(欧欧),（标标称称75欧欧）。注注意意，严严格格的的说说，纯纯电电阻阻性性的的天天线线输输入入阻阻抗抗只只是对点频而言的。是对点频而言的。顺顺 便便 指指 出出 ， 半半 波波 折折 合合 振振 子子 的的 输输 入入 阻阻 抗抗 为为 半半 波波 对对 称称 振振 子子 的的 四四 倍倍 ， 即即 Zin=280(欧欧),（标称（标称300欧）。欧）。有有趣趣的的是是，对对于于
28、任任一一天天线线，人人们们总总可可通通过过天天线线阻阻抗抗调调试试，在在要要求求的的工工作作频频率率范范围围内内，使使输输入入阻阻抗抗的的虚虚部部很很小小且且实实部部相相当当接接近近50欧欧，从从而而使使得得天天线线的的输输入入阻阻抗抗为为Zin=Rin=50欧欧-这是天线能与馈线处于良好的阻抗匹配所必须的。这是天线能与馈线处于良好的阻抗匹配所必须的。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.6天线的工作频率范围（频带宽度）天线的工作频率范围（频带宽度）无无论论是是发发射射天天线线还还是是接接收收天天线线，
29、它它们们总总是是在在一一定定的的频频率率范范围围（频频带带宽宽度度）内内工工作作的，天线的频带宽度有两种不同的定义的，天线的频带宽度有两种不同的定义-一种是指：在驻波比一种是指：在驻波比SWR1.5条件下，天线的工作频带宽度；条件下，天线的工作频带宽度；一种是指：天线增益下降一种是指：天线增益下降3分贝范围内的频带宽度。分贝范围内的频带宽度。在在移移动动通通信信系系统统中中，通通常常是是按按前前一一种种定定义义的的，具具体体的的说说，天天线线的的频频带带宽宽度度就就是是天线的驻波比天线的驻波比SWR不超过不超过1.5时，天线的工作频率范围。时，天线的工作频率范围。一一般般说说来来，在在工工作作
30、频频带带宽宽度度内内的的各各个个频频率率点点上上,天天线线性性能能是是有有差差异异的的，但但这这种种差差异造成的性能下降是可以接受的。异造成的性能下降是可以接受的。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.7移动通信常用的基站天线、直放站天线与室内天线移动通信常用的基站天线、直放站天线与室内天线1.7.1板状天线板状天线无论是无论是GSM还是还是CDMA，板状天线是用得最为普遍的一类极为板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。这种天线的优点是：增益高、扇形区方向图好、后重要的基站天线。这种天线的优点
31、是：增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能可靠以及使用寿命长。可靠以及使用寿命长。板状天线也常常被用作为直放站的用户天线，根据作用扇形区的板状天线也常常被用作为直放站的用户天线，根据作用扇形区的范围大小，应选择相应的天线型号。范围大小，应选择相应的天线型号。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.7.1a基站板状天线基本技术指标示例基站板状天线基本技术指标示例天线的基本知识天线的基本知识频率范围频率范围频带宽度频带宽度增益增益极化极化标称
32、阻抗标称阻抗电压驻波比电压驻波比半功率波束宽度半功率波束宽度前后比前后比下倾角（可调）下倾角（可调）垂直面上旁瓣抑制垂直面上旁瓣抑制824-960MHz70MHz1417dBi垂直垂直50Ohm1.425dB38水平面水平面60120垂直面垂直面168-12dB互调互调110dBm广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.7.1b板状天线高增益的形成板状天线高增益的形成天线的基本知识天线的基本知识单个半波振子垂直面方向图增益为G=2.15dB两个半波振子垂直面方向图增益为G=5.15dB四个半波振子垂直面方
33、向图增益为G=8.15dB单个半波振子两个半波振子四个半波振子A.采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识两个半波振子（带反射板）垂直面方向图两个半波振子（带反射板）水平面方向图反反射射板板长度为L两个半半波波振振子子反反射射板板宽度为W两个半半波波振振子子两个半波振子（带反射板）两个半波振子（带反射板）在垂直面上的配置在垂直面上的配置两个半波振子（带反射板）两个半波振子（带反射板）在水平面上的配置在水平面上的配置B.在直线阵的一
34、侧加一块反射板在直线阵的一侧加一块反射板（以带反射板的二半波振子垂直阵为例）（以带反射板的二半波振子垂直阵为例）增益为G=1114dB广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识C.为提高板状天线的增益，还可以进一步采用八个半波振子排阵为提高板状天线的增益，还可以进一步采用八个半波振子排阵前面已指出，四个半波振子排成一个垂直放置的直线前面已指出，四个半波振子排成一个垂直放置的直线阵的增益约为阵的增益约为8dB；一侧加有一个反射板的四元式直线阵，；一侧加有一个反射板的四元式直线阵，即常规板状天线，其增益约为即常规板
35、状天线，其增益约为1417dB。一侧加有一个反射板的八元式直线阵，即加长型板状天一侧加有一个反射板的八元式直线阵，即加长型板状天线，其增益约为线，其增益约为1619dB.不言而喻，加长型板状天线的不言而喻，加长型板状天线的长度，为常规板状天线的一倍，达长度，为常规板状天线的一倍，达2.4m左右。左右。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.7.2高增益栅状抛物面天线高增益栅状抛物面天线从性能价格比出发，人们常常选用从性能价格比出发，人们常常选用栅状抛物栅状抛物面天线面天线作为直放站施主天线。由于作为直放站
36、施主天线。由于抛物面抛物面具有良具有良好的聚焦作用，所以抛物面天线集射能力强，直好的聚焦作用，所以抛物面天线集射能力强，直径为径为1.5m的栅状抛物面天线，的栅状抛物面天线，在在900兆频段，其兆频段，其增益即可达增益即可达G=20dB.它特别适用于点对点的通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。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。重量，二是为了减少风的阻力。抛物面天线一般都能给出抛物面天线一般都能给出不低于不低于30dB的前的前后比后比，这也正是直放站系统防自激
37、而对接收天线，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。所提出的必须满足的技术指标。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.7.3八木定向天线八木定向天线八木定向天线，八木定向天线，具有增益较高、结构具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。因此，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内分布系统的室外接收天线的首选天线类型。型。八木定向天线的单元数越多，其增益八木定向天
38、线的单元数越多，其增益越高，越高，通常采用通常采用612单元的八木定向天单元的八木定向天线，其增益可达线，其增益可达1015dB。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.7.4室内吸顶天线室内吸顶天线室内吸顶天线必须具有结构轻巧、外型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。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。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，这种吸顶天线
39、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的频带内工作的天线其驻波比指标为VSWR2。当然，能达到。当然，能达到VSWR1.5更好。顺便更好。顺便指出，指出，室内吸顶天线属于低增益天线室内吸顶天线属于低增益天线,一般一般为为G=2dB。广州市北方华光科技有限公司GuangZhou
40、North-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识1.7.5室内壁挂天线室内壁挂天线室内壁挂天线同样必须具有结构轻巧、外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。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也都是一样的。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，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借助计算
41、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要求。顺便指出，室内壁挂天线具有一定的增益，约为益，约为G=7dB。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识2电波传播的几个基本概念电波传播的几个基本概念目前目前GSM和和CDMA移动通信使用的频段为：移动通信使用的频段为：GSM：890960MHz,17101880MHzCDMA:806896MHz806960MHz频率范围属频率范围属超短波超短波范围；范围
42、；17101880MHz频率范围属频率范围属微波微波范围。范围。电波的频率不同，或者说波长不同，其传播特点也不完全相同，甚至很不相同。电波的频率不同，或者说波长不同，其传播特点也不完全相同，甚至很不相同。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识2.1电波的传播损耗电波的传播损耗设设发发射射功功率率为为PT( W )，发发射射天天线线增增益益为为GT( dB )，工工作作频频率率为为f( MHz ) .接接收收功功率率为为PR( W )，接接收收天天线线增增益益为为GR( dB )，收收、发发天天线线间间距距离
43、离为为R( km ) ，经经过过简简单单推推导导，可写得电波在可写得电波在自由空间的传播损耗自由空间的传播损耗L0 为为： L0 ( dB ) = 10 Lg（ PT / PR ） = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB) 举例举例设：设：PT =10W=40dBmw；GT =10dBi ；GR =3dBi ；f =900MHz 问：问：R =500m时，时，L0 ( dB ) = ？ , PR =？解答：解答：(1)传播损耗传播损耗L0 的计算的计算 L0 = 32.45 + 20Lg 900 + 20 Lg
44、 0.5 - 10 - 3 =32.45 +59.1-6-10-3=72.5( dB ) （2）接收功率接收功率PR 的计算的计算 PR=PT /(107.25)=10( W )/(107.25)=1(W )/(100.725)=1(W )/5.31=0.188(W )广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识*电波传播损耗的奥村经验公式电波传播损耗的奥村经验公式日日本本人人奥奥村村，对对地地面面移移动动通通信信的的电电波波传传播播问问题题，做做了了大大量量的的统统计计工工作作，并并归归纳纳出出一一个个大城市适
45、用的大城市适用的传播损耗传播损耗Lb 经验公式：经验公式： Lb ( dB ) = 75 + 26 Lg f + 45 Lg R - GT ( dB ) - GR ( dB ) （ 14 + 6.5 Lg R ） Lg HT 3.2 Lg （12 HR ） 2 式中，式中， 收、发天线高度收、发天线高度HR 、 HT 单位为单位为 m . 举例举例设：设：f =900 MHz；HT = 64 m ; HR = 2 m ；GT =10(dBi) ； GR =3(dBi) 问：问：R =500m时，时，Lb =？解：解：Lb = 75 + 26 Lg 900 + 45 Lg 0.5 （ 14 +
46、6.5 Lg 0.5 ） Lg 64 3.2 Lg （12 2 ） 2= 75 + 76.8 13.5 21.7 6 = 110.6 ( dB )-可见，信号的衰减比自由空间中要大得多！可见，信号的衰减比自由空间中要大得多！广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识2.2极限直视距离极限直视距离超超短短波波特特别别是是微微波波，频频率率很很高高，波波长长很很短短，它它的的地地表表面面波波衰衰减减很很快快，因因此此不不能能依依靠靠地地表表面面波波作作较较远远距距离离的的传传播播。超超短短波波特特别别是是微微波波，
47、主主要要是是由由空空间间波波来来传传播播的的。简简单单地地说说，空空间间波波是是在在空空间间范范围围内内沿沿直直线线方方向向传传播播的的波波。显显然然，由由于于地地球球的的曲曲率率使使空空间间波波传传播播存存在在一一个个极极限限直直视视距距离离Rmax。在在最最远远直直视视距距离离之之内内的的区区域域，习习惯惯上上称称为为照照明明区区；极极限限直直视视距距离离Rmax以以外外的的区区域域，则则称称为为阴阴影影区区。不不言言而而语语，利利用用超超短短波波、微微波进行通信时，接收点应落在发射天线极限直视距离波进行通信时，接收点应落在发射天线极限直视距离Rmax内。内。受地球曲率半径的影响，极限直视
48、距离受地球曲率半径的影响，极限直视距离Rmax和发射天线与接收天线的高度和发射天线与接收天线的高度HT与与HR间的关系为间的关系为：Rmax3.57HT(m)+HR(m)(km)RTRTRR接收天线高接收天线高HR发射天线高发射天线高HT 考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为Rmax4.12HT(m)+HR(m)(km)由由于于电电磁磁波波的的频频率率远远低低于于光光波波的的频频率率，电电波波传传播播的的有有效效直直视视距距离离Re约约为为极极限限直直视视距离距离Rmax的的70%，即，即Re=0.7Rmax.例如，例如，HT与与
49、HR分别为分别为49m和和1.7m，则，则有效直视距离有效直视距离为为Re=24km.广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识2.3电波在平面地上的传播特征电波在平面地上的传播特征由由发发射射天天线线直直接接射射到到接接收收点点的的电电波波称称为为直直射射波波；发发射射天天线线发发出出的的指指向向地地面面的的电电波波，被被地地面面反反射射而而到到达达接接收收点点的的电电波波称称为为反反射射波波。显显然然，接接收收点点的的信信号号应应该该是是直直射射波波和和反反射射波波的的合合成成。电电波波的的合合成成不不会会
50、象象1+1=2那那样样简简单单地地代代数数相相加加，合合成成结结果果会会随随着着直直射射波波和和反反射射波波间间的的波波程程差差的的不不同同而而不不同同。波波程程差差为为半半个个波波长长的的奇奇数数倍倍时时，直直射射波波和和反反射射波波信信号号相相加加，合合成成为为最最大大；波波程程差差为为一一个个波波长长的的倍倍数数时时，直直射射波波和和反反射射波波信信号号相相减减，合合成成为为最最小小。可可见见，地地面面反反射射的的存存在在，使使得得信信号号强强度度的的空空间间分分布布变变得得相相当当复杂。复杂。实实际际测测量量指指出出：在在一一定定的的距距离离Ri之之内内，信信号号强强度度随随距距离离或
51、或天天线线高高度度的的增增加加都都会会作作起起伏伏变变化化；在在一一定定的的距距离离Ri之之外外，随随距距离离的的增增加加或或天天线线高高度度的的减减少少，信信号号强强度度将将。单调下降。理论计算给出了这个单调下降。理论计算给出了这个Ri和天线高度和天线高度HT与与HR的关系式：的关系式：Ri=（4HTHR）/ ， 是波长。是波长。不言而喻，不言而喻，Ri必须小于必须小于极限直视距离极限直视距离Rmax。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识2.4电波的多径传播电波的多径传播在在超超短短波波、微微波波波波段
52、段，电电波波在在传传播播过过程程中中还还会会遇遇到到障障碍碍物物(例例如如楼楼房房、高高大大建建筑筑物物或或山山丘丘等等)对对电电波波产产生生反反射射。因因此此，到到达达接接收收天天线线的的含含有有多多种种反反射射波波（广广意意地地说说，地面反射波也应包括在内），这种现象叫为多径传播。地面反射波也应包括在内），这种现象叫为多径传播。由由于于多多径径传传输输，使使得得信信号号场场强强的的空空间间分分布布变变得得相相当当复复杂杂，波波动动很很大大，有有的的地地方方信信号号场场强强增增强强，有有的的地地方方信信号号场场强强减减弱弱；也也由由于于多多径径传传输输的的影影响响，还还会会使使电电波波的的极
53、极化化方方向向发发生生变变化化。另另外外，不不同同的的障障碍碍物物对对电电波波的的反反射射能能力力也也不不同同。例例如如：钢钢筋筋水水泥泥建建筑筑物物对对超超短短波波、微微波波的的反反射射能能力力比比砖砖墙墙强强。我我们们应应尽尽量量克克服服多多径径传传输输效效应应的的负负面面影影响响，这这也也正正是是在在通通信信质质量量要要求求较较高高的的通通信信网网中中，人人们们常常常常采采用用空空间间分分集集技技术术或或极极化分集技术的缘由。化分集技术的缘由。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识2.5电波的绕射传播
54、电波的绕射传播在在传传播播途途径径中中遇遇到到大大障障碍碍物物时时，电电波波会会绕绕过过障障碍碍物物向向前前传传播播，这这种种现现象象叫叫做做电电波波的的绕绕射射。超超短短波波、微微波波的的频频率率较较高高，波波长长短短，绕绕射射能能力力弱弱，在在高高大大建建筑筑物物后后面面信信号号强强度度小小，形形成成所所谓谓的的“阴阴影影区区”。信信号号质质量量受受到到影影响响的的程程度度，不不仅仅和和建建筑筑物物的的高高度有关，和接收天线与建筑物之间的距离有关，还和频率有关。度有关，和接收天线与建筑物之间的距离有关，还和频率有关。例例如如有有一一个个建建筑筑物物，其其高高度度为为10米米，在在建建筑筑物
55、物后后面面距距离离200米米处处，接接收收的的信信号号质质量量几几乎乎不不受受影影响响，但但在在100米米处处，接接收收信信号号场场强强比比无无建建筑筑物物时时明明显显减减弱弱。注注意意，诚诚如如上上面面所所说说过过的的那那样样，减减弱弱程程度度还还与与信信号号频频率率有有关关，对对于于216223兆兆赫赫的的电电视视射射频频信信号号，接接收收信信号号场场强强比比无无建建筑筑物物时时低低16dB，对对于于900兆兆赫赫的的手手机机射射频频信信号号，接接收信号场强比无建筑物时低收信号场强比无建筑物时低22dB.如如果果建建筑筑物物高高度度增增加加到到50米米，则则在在距距建建筑筑物物1000米米
56、以以内内，接接收收信信号号的的场场强强都都将将受受到到影影响响而而减减弱弱。也也就就是是说说，频频率率越越高高、建建筑筑物物越越高高、接接收收天天线线与与建建筑筑物物越越近近，信信号号强强度度与与通通信信质质量量受受影影响响程程度度越越大大；相相反反，频频率率越越低低，建建筑筑物物越越矮矮、接接收收天天线线与与建筑物越远，影响越小。建筑物越远，影响越小。因因此此，选选择择基基站站场场地地以以及及架架设设天天线线时时，一一定定要要考考虑虑到到绕绕射射传传播播可可能能产产生生的的各各种种不利影响，注意到对绕射传播起影响的各种因素。不利影响，注意到对绕射传播起影响的各种因素。广州市北方华光科技有限公
57、司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识3传输线的几个基本概念传输线的几个基本概念连连接接天天线线和和发发射射机机输输出出端端（或或接接收收机机输输入入端端）的的电电缆缆称称为为传传输输线线或或馈馈线线。传传输输线线的的主主要要任任务务是是有有效效地地传传输输信信号号能能量量，因因此此，它它应应能能将将发发射射机机发发出出的的信信号号功功率率以以最最小小的的损损耗耗传传送送到到发发射射天天线线的的输输入入端端，或或将将天天线线接接收收到到的的信信号号以以最最小小的的损损耗耗传传送送到到接接收收机机输输入入端端，同同时时它它本本身身不
58、不应应拾拾取取或或产产生生杂杂散散干干扰扰信信号号，这这样样，就就要要求求传传输输线线必必须须屏屏蔽。蔽。顺顺便便指指出出，当当传传输输线线的的物物理理长长度度等等于于或或大大于于所所传传送送信信号号的的波波长长时时，传传输输线线又又叫叫做做长线。长线。3.1传输线的种类传输线的种类超超短短波波段段的的传传输输线线一一般般有有两两种种：平平行行双双线线传传输输线线和和同同轴轴电电缆缆传传输输线线；微微波波波波段段的的传传输输线线有有同同轴轴电电缆缆传传输输线线、波波导导和和微微带带。平平行行双双线线传传输输线线由由两两根根平平行行的的导导线线组组成成它它是是对对称称式式或或平平衡衡式式的的传传
59、输输线线，这这种种馈馈线线损损耗耗大大，不不能能用用于于UHF频频段段。同同轴轴电电缆缆传传输输线线的的两两根根导导线线分分别别为为芯芯线线和和屏屏蔽蔽铜铜网网，因因铜铜网网接接地地，两两根根导导体体对对地地不不对对称称，因因此此叫叫做做不不对对称称式式或或不不平平衡衡式式传传输输线线。同同轴轴电电缆缆工工作作频频率率范范围围宽宽，损损耗耗小小，对对静静电电耦耦合合有有一一定定的的屏屏蔽蔽作作用用，但但对对磁磁场场的的干干扰扰却却无无能能为为力力。使使用用时时切切忌忌与与有有强强电电流流的的线线路路并并行行走向，也不能靠近低频信号线路。走向，也不能靠近低频信号线路。广州市北方华光科技有限公司G
60、uangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识3.2传输线的特性阻抗传输线的特性阻抗无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗，用无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗，用0表示。表示。同轴电缆的特性阻抗的计算公式为同轴电缆的特性阻抗的计算公式为。60/rLog(D/d)欧欧。式中，式中，D为同轴电缆外导体铜网内径；为同轴电缆外导体铜网内径；d为同轴电缆芯线外径；为同轴电缆芯线外径；r为导体间绝缘介质的相对介电常数。为导体间绝缘介质的相对介电常数。通常通常0=50欧欧，也有，也有0=75欧的。欧的。由由上上
61、式式不不难难看看出出，馈馈线线特特性性阻阻抗抗只只与与导导体体直直径径D和和d以以及及导导体体间间介介质质的的介介电电常常数数r有有关关，而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关。而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识3.3馈线的衰减系数馈线的衰减系数信号在馈线里传输，除有导体的电阻性损耗外，还有绝缘材料的介质损耗。这信号在馈线里传输，除有导体的电阻性损耗外，还有绝缘材料的介质损耗。这两种损耗随馈线长度的增加和工作频率的提高而增加。因此，应合理布
62、局尽量缩短两种损耗随馈线长度的增加和工作频率的提高而增加。因此，应合理布局尽量缩短馈线长度。馈线长度。单位长度产生的损耗的大小用衰减系数单位长度产生的损耗的大小用衰减系数表示，其单位为表示，其单位为dB / m（分贝米）（分贝米），电缆技术说明书上的单位大都用，电缆技术说明书上的单位大都用dB / 100 m（分贝百米）（分贝百米）.设输入到馈线的功率为设输入到馈线的功率为1，从长度为，从长度为L（m ）的馈线输出的功率为的馈线输出的功率为2，传，传输损耗输损耗TL可表示为：可表示为：TL10Lg(1/2)(dB )衰减系数衰减系数为为TL/L(dB / m )例如，例如，NOKIA7/8英寸
63、低耗电缆，英寸低耗电缆，900MHz时衰减系数为时衰减系数为4.1dB / 100 m，也可写成，也可写成3dB / 73 m，也就是说，也就是说，频率为频率为900MHz的信号功率，每经的信号功率，每经过过73 m 长的这种电缆时，功率要少一半。长的这种电缆时，功率要少一半。而普通的非低耗电缆，例如，而普通的非低耗电缆，例如，SYV-9-50-1，900MHz时衰减系数为时衰减系数为20.1dB / 100 m，也可写成，也可写成3dB / 15 m，也就是说，也就是说，频率为频率为900MHz的信号功率，的信号功率，每经过每经过15 m 长的这种电缆时，功率就要少一半！长的这种电缆时，功率
64、就要少一半！广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识3.4匹配概念匹配概念什什么么叫叫匹匹配配？简简单单地地说说，馈馈线线终终端端所所接接负负载载阻阻抗抗L等等于于馈馈线线特特性性阻阻抗抗0时时，称称为为馈馈线线终终端端是是匹匹配配连连接接的的。匹匹配配时时，馈馈线线上上只只存存在在传传向向终终端端负负载载的的入入射射波波，而而没没有有由由终终端端负负载载产产生生的的反反射射波波，因因此此，当当天天线线作作为为终终端端负负载载时时，匹匹配配能能保保证证天天线线取取得得全全部部信信号号功功率率。如如下下图图所所
65、示示，当当天天线线阻阻抗抗为为50欧欧时时，与与50欧欧的的电电缆缆是是匹匹配配的的，而而当当天天线线阻阻抗为抗为80欧时，与欧时，与50欧的电缆是不匹配的。欧的电缆是不匹配的。如如果果天天线线振振子子直直径径较较粗粗，天天线线输输入入阻阻抗抗随随频频率率的的变变化化较较小小，容容易易和和馈馈线线保保持持匹匹配配，这时天线的工作频率范围就较宽。反之，则较窄。这时天线的工作频率范围就较宽。反之，则较窄。在在实实际际工工作作中中，天天线线的的输输入入阻阻抗抗还还会会受受到到周周围围物物体体的的影影响响。为为了了使使馈馈线线与与天天线线良良好好匹匹配配，在在架架设设天天线线时时还还需需要要通通过过测
66、测量量，适适当当地地调调整整天天线线的的局局部部结结构构，或或加加装装匹匹配配装装置。置。天线的基本知识天线的基本知识电缆电缆 50 ohms50 ohms 80 ohms天天 线线广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识3.5反射损耗反射损耗前前面面已已指指出出，当当馈馈线线和和天天线线匹匹配配时时，馈馈线线上上没没有有反反射射波波，只只有有入入射射波波，即即馈馈线线上上传传输输的的只只是是向向天天线线方方向向行行进进的的波波。这这时时，馈馈线线上上各各处处的的电电压压幅幅度度与与电电流流幅幅度度都都相相等
67、等，馈馈线线上上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。而而当当天天线线和和馈馈线线不不匹匹配配时时，也也就就是是天天线线阻阻抗抗不不等等于于馈馈线线特特性性阻阻抗抗时时，负负载载就就只只能能吸吸收收馈馈线线上上传传输输的的部部分分高高频频能能量量，而而不不能能全全部部吸吸收收，未未被被吸吸收收的的那那部部分分能能量量将将反反射射回回去去形形成反射波。成反射波。天线的基本知识天线的基本知识传输线传输线 50 ohms天线天线75 ohms朝前朝前10W返回返回0.4W这里的反射损耗为这里的反射损耗为 10Lg(10/0.4) = 14dB辐射9.6 W例如，在右图中
68、，由于天线与馈线的阻抗不同，例如，在右图中，由于天线与馈线的阻抗不同，一个为一个为75 ohms，一个为一个为50 ohms ，阻抗，阻抗不匹配不匹配，其结果是其结果是广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识3.6电压驻波比电压驻波比在在不不匹匹配配的的情情况况下下,馈馈线线上上同同时时存存在在入入射射波波和和反反射射波波。在在入入射射波波和和反反射射波波相相位位相相同同的的地地方方，电电压压振振幅幅相相加加为为最最大大电电压压振振幅幅max，形形成成波波腹腹；而而在在入入射射波波和和反反射射波波相相位位相相
69、反反的的地地方方电电压压振振幅幅相相减减为为最最小小电电压压振振幅幅min，形形成成波波节节。其其它它各各点点的的振振幅幅值值则则介介于于波波腹腹与与波波节之间。这种合成波称为行驻波。节之间。这种合成波称为行驻波。反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射系数，记为反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射系数，记为R反射波幅度反射波幅度（L0）R入射波幅度入射波幅度（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波腹电压幅度波腹电压幅度max（1+R）VSWR波节电压辐度波节电压辐度min（1-R）终终端端负负载
70、载阻阻抗抗L和和特特性性阻阻抗抗0越越接接近近，反反射射系系数数R越越小小，驻驻波波比比VSWR越越接接近近于于，匹配也就越好。匹配也就越好。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识3.7平衡装置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。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。若若信信号号源源两两端端与与地地之之间间的的电电压压大大小小相相等等、极极性性相相反反，就就称称为为平平衡衡信信号号源源，否否则则称称为为不不平平衡衡信信号号源源；若若负
71、负载载两两端端与与地地之之间间的的电电压压大大小小相相等等、极极性性相相反反，就就称称为为平平衡衡负负载载，否否则则称称为为不不平平衡衡负负载载；若若传传输输线线两两导导体体与与地地之之间间阻阻抗抗相相同同，则则称称为为平平衡衡传传输输线线，否否则则为为不不平衡传输线。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
72、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，通常的办法是在粮者之间加装的办法是在粮者之间加装“平衡不平衡平衡不平衡”的转换装置，一般称为平衡变换器的转换装置，一般称为平衡变换器。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识3.7.1二分之一波长平衡变换器二分之一波长平衡变换器又称又称“”形管平衡变换器，它用于不平衡馈线同轴电缆与平衡负载半波对称振子形管平衡变换器，它用于不平衡馈线同轴电缆与平衡负载半波对称振子之间的连接。之间的连接。
73、“”形管平衡变换器还有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轴电缆特性阻抗通常为50欧，所以在欧，所以在YAGI天线中，采用了折合半波振子，使其阻抗调整天线中，采用了折合半波振子，使其阻抗调整到到200欧左右，实现最终与主馈线欧左右，实现最终与主馈线50欧同轴电缆的阻抗匹配。欧同轴电缆的阻抗匹配。等效为等效为RL/2RL/2/2广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识3.7.2四分之一波长平衡四分之一波长平衡-不平衡器不平衡器利用四
74、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馈线不平衡输出端口之间的平衡-不平衡变换。不平衡变换。同轴馈线同轴馈线导电反射底板导电反射底板 /2长对称振子长对称振子1/4波长波长广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识4移动通信网络室内覆盖若干概念移动通信网络室内覆盖若干概念4.1室内分布系统建设的必要性室内分布系统建设的必要性情情况况一一：现现代代都都市市建建筑筑物物越越来来越越高高、越
75、越来来越越密密集集，而而且且多多以以钢钢筋筋混混凝凝土土为为骨骨架架，再再加加上上全全封封闭闭式式的的外外装装修修，移移动动通通信信的的无无线线电电信信号号在在其其间间受受到到阻阻挡挡而而衰衰减减，很很难难进进行行正正常常的的室室内内通通信信；在在一一些些高高层层建建筑筑物物的的低低层层，基基站站信信号号通通常常较较弱弱，存存在在部部分分盲盲区区；在在某某些些超超高高建建筑筑物物的的高高层层，也也存存在在盲盲区区；诸诸如如地地下下停停车车场场、地地下下商商场场、地地铁铁、隧隧道道等等场场所所，通通常常都都是是盲盲区区；在在城城市市的的边边缘缘区区，基基站站密密度度小小，在在距距基基站站较较远远
76、的的地地方方，信信号号本本身身就就较较小小，那那么么，在建筑物内，因建筑物对电磁波的阻挡损耗，室内的通信有时就很困难。在建筑物内，因建筑物对电磁波的阻挡损耗，室内的通信有时就很困难。情情况况二二：在在大大中中城城市市的的中中心心区区，基基站站密密度度都都比比较较大大，平平均均站站距距小小于于，所所以以进进入入室室内内的的信信号号通通常常比比较较杂杂乱乱而而造造成成信信号号不不稳稳定定。特特别别是是在在一一些些没没有有完完全全封封闭闭的的建建筑筑物物中中、高高层层，近近处处基基站站和和远远处处基基站站的的信信号号通通过过直直射射、反反射射、折折射射、绕绕射射等等方方式式进进入入室室内内，信信号号
77、非非常常杂杂乱乱，其其迭迭加加结结果果为为信信号号忽忽强强忽忽弱弱不不稳稳定定，且且同同频频、邻邻频频干干扰扰严严重重，造造成成通通话话过过程程中中频繁切换、话音质量差以及掉话严重等现象。频繁切换、话音质量差以及掉话严重等现象。为为解解决决以以上上情情况况的的覆覆盖盖问问题题，最最有有效效的的方方法法就就是是建建设设室室内内分分布布系系统统，用用无无线线接接入入方方式式将将基基站站的的信信号号通通过过有有线线传传送送方方式式直直接接引引入入到到室室内内，使使用用户户在在室室内内能能享享受受高高质质量量的的个个人人通通信信服务。服务。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-Hua
78、GuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识4.2室内分布系统的类型及其特点室内分布系统的类型及其特点按信号源的不同，室内分布系统可分为蜂窝室内分布系统和直放站室内分布系统：*蜂窝系统优点是信号稳定、可靠，通信质量好；缺点是建设周期较长，一次性投资大，还需支付传输线路的租赁费用。*直放站系统优点是投资省、安装方便快捷，；缺点是通过定向天线难以取得单一纯净的信号，系统的话音质量相对蜂窝系统较差，且易造成对其他基站的干扰。强调一下，在室内信号较弱或为覆盖盲区的环境中，如果通过定向天线可以取得较纯净且稳定的基站信号的条件下，可以考虑采用直放站作为室内分布系统的信号引入设备。按照布
79、线材料的不同，室内分布系统可分为同轴电缆系统、光纤系统和泄漏电缆系统：*同轴电缆是最常用的材料，价格便宜、性能稳定，但线路损耗大，大型同轴电缆室内分布系统通常需要多个干线放大器。*光纤线路损耗小，可保证足够的信号强度，性能稳定可靠，但在近端和远端都需要增加光电转换设备，系统造价高，主要用于通信质量要求高的大型场所。*泄漏电缆系统不需要室内天线，在电缆通过的地方，信号即可泄漏出来，完成覆盖。泄漏电缆室内分布系统安装方便，但对电缆的性能要求高，造价高，使用较少。广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识4.3室内分
80、布系统的场强的估算室内分布系统的场强的估算经经验验证证明明，在在室室内内环环境境下下，电电波波传传播播距距离离很很近近时时，传传输输损损耗耗非非常常接接近近自自由由空空间间的的情情况况，其计算公式为：其计算公式为：(4d)(4dfc)式中，式中，d为传输距离，单位为为传输距离，单位为m；f为电波频率，单位为为电波频率，单位为Hz；c为光速，为光速，c=3108m/s。通常用对数表示为：通常用对数表示为：（dB）10Lg (4dfc)20Lg (4c)+20Lg（f）+20Lg（d）在在=1000MHz时，有：时，有：（dB）32.4420Lg（d）不同距离的损耗如下：不同距离的损耗如下：1m（
81、dB）32.44(dB)5m（dB）46.42(dB)10m（dB）52.44(dB)20m（dB）58.44（dB）广州市北方华光科技有限公司GuangZhouNorth-HuaGuangTechnoogyCO.,LTD内部培训-天线基本知识室内吸顶天线增益一般为GT=3dB，假设天线的下行输出功率为PT=10dBm，则在天线口正方向1m处，手机天线（增益一般说成GR=2dB）所收到的功率PR为：PRPT（dB）+GT+GR=1032.44+3+2=17.44(dBm)若天线在天花板(石膏或木质)内，电波对其的穿透衰耗的经验数据为5dB左右，则所收到的功率PR应修正为：PR17.445=22.44(dBm)。当电波传播距离较远时，各个方向传播途中，电磁波将发生反射、绕射和穿透。经验给出综合考虑电波传播过程中建筑结构引起的衰减最大值约为13dB，再加上5dB的信号波动值，则例如在距天线处，则所收到的功率PR为：PRPT（dB）+GT+GR（13+5）1058.44+3+218=61.44(dBm)顺便指出：对于不同材质的隔墙，阻挡所造成的穿透衰耗的经验数据为（520）dB；楼层间一般为钢筋水泥材质的隔层，穿透衰耗为20dB以上。
