电磁场、天线与电波传播讲解

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电磁波传播基本知识和天线原理

极化扭转：
一、电磁波传播基础知识
空间分集：单极化天线
极化分集：双极化天线
接收信号强度
接收距离
一、电磁波传播基础知识
绕射传播
电波在传播途径上遇到障碍物时，总会力图绕过障碍物，再向前传播。这种现象叫做电波的绕射。
信号质量受到影响的程度不仅和接收天线距建筑物的距离及建筑物的高度有关，还和频率有关，频率越高，建筑物越高、越近，影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、越远，影响越小。因此，选择基站场地以及架设天线时，一定要考虑到绕射传播可能产生的各种不利影响。（要点：近处、水平/垂直主波束+/-10dB内无遮挡）
特殊应用中才会考察垂直面方向图的前后比，
比如基站背向区域有超高层建筑物。
后向功率
前向功率
三、天线主要性能参数
根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标
天线参数
水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性垂直面波束宽度及电下倾角度前后比增益
能够提升网络通信质量的辅助指标
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标
天线参数
水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性垂直面波束宽度及电下倾角度前后比增益
能够提升网络通信质量的辅助指标
交叉极化比上旁瓣抑制
对网络性能有影响的辅助指标
下零点填充方向图圆度
三、天线主要性能参数
半功率波束宽度：在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密
京信通信未来无限延伸
一、电磁波传播基础知识二、天线辐射原理三、天线主要性能参数四、天线分类
二、天线辐射原理
天馈系统简介

电磁波传播与天线

波长
8
基本概念无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用Ｃ＝３０００００公里／秒表示。在媒质中的传播速度为：Ｖ ε ` ＝Ｃ/√ ε ，式中 ε 为传播媒质的相对介电常数。空气的相对介电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于１。因此，无线电波在空气中的传播速度略小于光速，通常我们就认为它等于光速。
4.4 电磁波传播与天线
1
一、电磁波基本概念
二、天线接收原理
三、天线的种类四、天线的参数
2
一、电磁波基本概念
1、电磁波的辐射
3
基本概念无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。
4
基本概念 2、电磁波相角
无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波。
线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生３分贝的极化损失，即只能接
收到来波的一半能量；当接收天线的极化方向（例如水平或右旋圆极化）与来波的极化方向（相应为垂直或左旋圆极化）完全正交时，接收天线也就完全接收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。
30
基本概念三、天线的种类
1、半波振子天线
16
基本概念
超短波的传播
无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。目前 GSM和CDMA移动通信使用的频段都属于UHF（特高频）超短波段，其高端属于微波。超短波和微波的视距传播超短波和微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很快。因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是由空间波来传播的。空间波一般只能沿直线方向传播到直接可见的地方。在直视距离内超短波的传播区域习惯上称为“照明区”。在直视距离内超短波接收装置才能稳定地接收信号。

《天线与电波传播》课件

自由空间损耗
电波在自由空间中传播时，能量随距离的平方成正比地衰减。
穿透损耗
电波在穿透建筑物、墙体等障碍物时，会受到损耗。
地面吸收损耗
电波在传播过程中，会受到地面的吸收作用，导致能量衰减。
散射损耗
由于散射体的散射作用，导致电波传播过程中的能量衰减。
03
天线设计与应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
Hale Waihona Puke 天线的定义与分类总结词
天线的定义是指能够将电磁波能量转换为导行波能量或将导行波能量转换为电磁波能量的装置。天线根据不同的分类标准可以分为多种类型。
详细描述
天线是一种能够将电磁波能量转换为导行波能量或将导行波能量转换为电磁波能量的装置。根据不同的分类标准，天线可以分为多种类型，如按工作性质可以分为发射天线和接收天线，按方向性可以分为定向天线和全向天线，按频段可以分为超长波天线、长波
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
《天线与电波传播》ppt课
件
• 天线基础知识 • 电波传播基础 • 天线设计与应用 • 电波传播的干扰与防护 • 未来发展与展望
目录
CONTENTS
01
天线基础知识
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
设备干扰
影响设备的正常运行，可能导致设备故障或性能下降。
04
干扰的防护与抑制
频率管理
通过合理规划和管理无线电频谱，减少不同无线电业务之间的干扰。
天线隔离
通过合理设置天线位置和方向，降低不同无线电设备之间的干扰。
滤波技术
采用滤波器对信号进行筛选和处理，减少干扰信号的影响。

电波传播基本知识

雷达系统利用电波传播进行目标探测和定位
雷达通过发射电波并接收回波信号，计算目标距离和位置
电波传播的稳定性和可靠性对于雷达系统至关重要
雷达领域的电波传播技术不断发展，提高了探测精度和距离
卫星定位系统：通过接收来自卫星的信号，实现全球定位和导航
雷达导航：利用雷达发射和接收电波信号，实现精确的定位和导航
传播速度：电波在真空中的传播速度等于光速
传播范围：电波的传播距离取决于发射功率和频率
干扰因素：电波传播易受到电磁干扰的影响
无线电波：通过自由空间传播，不受地面障碍物影响
微波：通过大气层传播，用于卫星通信和电视广播
红外线：通过物体表面反射传播，用于遥控器和感应器
紫外线：通过空气和物体表面传播，用于杀菌和消毒
直射传播：电波直接从发射天线直线传播到接收天线，不受障碍物阻挡反射传播：电波在地面或建筑物等障碍物上反射后传播到接收天线折射传播：电波在经过不同介质时，由于折射率不同而发生方向改变的传播多路径传播：电波经过多个路径到达接收天线，产生多径效应
定义：电波在真空中的传播速度等于光速，约为每秒30万公里。影响因素：电波传播速度受介质影响，在空气、水、土壤等介质中传播速度会有所降低。传播方式：电波传播包括直线传播、反射、折射、绕射和散射等方式。与频率的关系：电波传播速度与频率无关，不同频率的电波在同一介质中传播速度相同。
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
01
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05
06
电波传播是指电磁波在空间
传播的过程
传播方式：直射、反射、折
射和透射

天线与电波传播

天线与电波传播天线部分:引言天线是一种用来发射或接收电磁波的器件，是任何无线电系统中的基本组成部分。

换句话说，发射天线将传输线中的导行电磁波转换为“自由空间”波，接收天线则与此相反。

于是信息可以在不同地点之间不通过任何连接设备传输，可用来传输信息的电磁波频率构成了电磁波谱。

人类最大的自然资源之一就是电磁波谱，而天线在利用这种资源的过程中发挥了重要的作用。

第一讲:传输线基础知识在通信系统中，传输线(馈线)是连接发射机与发射天线或接收机与接收天线的器件。

为了更好的了解天线的性能及参数，首先简单介绍有关传输线的基础知识。

传输线根据频率的使用范围区分有两种类型:1、低频传输线;2、微波传输线。

这里重点介绍微波传输线中无耗传输线的基础知识，主要包括反映传输线任Z一点特性的参量:反射系数、阻抗和驻波比,。

,一、反射系数 ,这里定义传输线上任一点处的电压反射系数为,'Uz()',,()z，'Uz()'jz,,,',Uze0，， (1) ,'jz，',,Uze0，，'jz,2,,,el由上式可以看出，反射系数的模是无耗传输线系统的不变量，即',,,z (2) ，，l此外，反射系数呈周期性，即'',，,,zmz,/2 (3) ，，，，gZ二、阻抗appearance of the weld appearance quality technical requirements of the project must not have a molten metal stream does not melt the base metal to weld, weld seam and heat-affected zone surface must not have cracks, pores, defects such as crater and ash, surface smoothing, weld and base metal should be evenly smooth transition. Width 2-3 mm from the edge of weld Groove. Surface reinforcement should be less than or equal to 1 + 0.2 times the slope edge width, and should not be greater than 4 mm. Depth of undercut should be less than or equal to 0.5 mm, total length of the welds on both sides undercut not exceed 10% of the weld length, and long continuous should not be greater than 100 mm. Wrongside should be less than or at 0.2T, and should not be greater than 2 mm (wall thickness mm t) incomplete or not allow 7.5 7.5.1 installation quality process standards of the electrical enclosure Cabinet surface is clean, neat, no significant phenomenon of convex, close to nature, close the door. 7.5.2 Cabinet Cabinet face paints no paint, returned to rusted, consistent color. 7.5.3 uniform indirect gap from top to bottom, slot width <1.5mm 7.5.4 adjacent Cabinet surface roughness is 0. 7.5.5 the cabinets firmly fixed, crafts beautiful. 7.5.6 Cabinet surface gauge, switch cabinet mark clear, neat, firm paste. 7.5.7 Terminal row of neat, is reliable, the appearance is clean and not damaged. 7.5.8 cables neat and clean, solid binding, binding process in appearance. 7.5.9 the first cable production firm, crafts beautiful, clear signage does not fade.7.5.10 fireproof plugging tight, no cracks and pores. 7.6 7.6.1 of thestandard electrical wiring quality technology cable a, the multi-core wire bunch arrangement should be parallel to each other, horizontal wire harness or wire should be perpendicular to the longitudinal multi-core wire bunch. The distance between the wire harness and wire harness symmetry, and as close as possible. B-core wiring harness into round, multi-core wire bunch used g wire binding, fastening这里定义传输线上任一点处的阻抗为'Uz，，' (4) Zz,，，'Iz，，经过一系列的推导，得出阻抗的最终表达式'ZjZz，tan,'l0 (5) ZzZ,，，0'ZjZz，tan,l0三、驻波比(VSWR) ,这里定义传输线上任一点处的驻波比为'Uz，，max,, (6) 'Uz，，min经过一系列的推导，得出阻抗的最终表达式1，,l (7) ,,1,,l此外，这里还给出反射系数与阻抗的关系表达式'1，,z，，'ZzZ,，，0'1,,z，，(8) 'ZzZ,，，0',,z，，'ZzZ，，，0这里还简单介绍一下传输线理论所要用到的一些基本参数，例如特性阻抗Z0 以及相位常数，具体表达式如下: ,L2,,,,ZLC, (9) ,,0C,Z此外，不同的系统有不同的特性阻抗，为了统一和便于研究，常常提出归一化0'Zz，，的概念，即阻抗称为归一化阻抗 Z0'Zz，，'Zz, (10) ，，Z0第二讲:基本振子的辐射appearance of the weld appearance quality technical requirements of the project must not have a molten metal stream does not melt the base metal to weld, weld seam and heat-affected zone surface must not have cracks, pores, defects such as crater and ash, surface smoothing, weld and base metal should be evenly smooth transition. Width 2-3 mm from the edge of weld Groove. Surface reinforcement should be less than or equal to 1 + 0.2 times the slope edge width, and should not be greater than 4 mm. Depth of undercut should be less than or equal to 0.5 mm, total length of the welds on both sides undercut not exceed 10% of the weld length, and long continuous should not be greater than 100 mm. Wrongside should be less than or at 0.2T, and should not be greater than 2 mm (wall thickness mm t) incomplete or not allow 7.5 7.5.1 installation quality process standards of the electrical enclosure Cabinet surface is clean, neat, no significant phenomenon of convex, close to nature, close the door. 7.5.2 Cabinet Cabinet face paints no paint, returned to rusted, consistent color. 7.5.3 uniform indirect gap from top to bottom, slot width <1.5mm 7.5.4 adjacent Cabinet surface roughness is 0. 7.5.5 the cabinets firmly fixed, crafts beautiful. 7.5.6 Cabinet surface gauge, switch cabinet mark clear, neat, firm paste. 7.5.7 Terminal row of neat, is reliable, the appearance is clean and not damaged. 7.5.8 cables neat and clean, solid binding, binding process in appearance. 7.5.9 the first cable production firm, crafts beautiful, clear signage does not fade.7.5.10 fireproof plugging tight, no cracks and pores. 7.6 7.6.1 of the standard electrical wiring quality technology cable a, the multi-core wire bunch arrangement should be parallel to each other, horizontal wire harness or wire should be perpendicular to the longitudinal multi-core wire bunch. The distance between the wire harness and wire harness symmetry, and as close as possible. B-core wiring harness into round, multi-core wire bunch used g wire binding, fastening一、电基本振子的辐射电基本振子(Electric short Dipole)又称电流元，无穷小振子或赫兹电偶极子，l,l它是指一段理想的高频电流直导线，其长度远小于波长，其半径远小于，a 同时振子沿线的电流处处等幅同相。

复习课--天线与电波传播(精华)

比照电流元辐射场表达式，利用对偶性原理，可求得磁流元辐射场表达式。
1.10以时变电场和时变磁场为源的基本辐射元

由麦克斯韦方程组可知，作为辐射源除了有时变电流，还有时变电场和时变磁场。

惠更斯元基本缝隙辐射元

惠更斯元 dx，dy
面积单元中具有规则均匀的内场分布
n
z
Esx ax Esx
1 ˆ1 S Re E H r E H 2 2
时变电流元的电磁场讨论

远区场 r 辐射场辐射场电场与磁场空间方向正交且垂直于传 ˆ 、同相；辐射波阻抗：播方向 r
E 0 120 H 0

等相面为球面球面波，且相位随 r 增大不断滞后；在 r 极大的空间近似TEM波 dl H 场量幅值 E ，，有效辐射发生条件： dl 与相比拟，频率越高天线尺寸越小。

天线的有效长度

天线的有效长度是线状天线的特性参量之一，
它是用来衡量天线辐射或接收电磁波能量效果的参量。有效长度是对发射天线提出来的，当天线上电流分布不均匀时，在保持天线主向辐射场强值不变的条件下，把电流分布折算成均匀后的天线长度。

天线特性参量中，两个重要的特性参量
P291(本章小结5)

以辅助函数A、φ，替代求解
时变电磁场的势函数

达朗贝尔方程的解
1 (t t0 ) dV V 4 r J (t t0 ) A dV 4 V r
2 2 2 t 2 A 2 A 2 J t
磁流元方向 E 沿传播法线 E and E 沿隙缝方向 E or E

微波与天线技术第7章电波传播概论

电波在地球表面传播时，会受到地面的反射和吸收作用，影响传播效果。
地形地貌的影响
地形地貌的起伏变化会对电波传播产生影响，如山丘、建筑物等障碍物。
应用场景
移动通信、无线局域网、广播等。
04
电波传播的应用
无线通信
无线通信是电波传播最重要的应用之一，它利用电磁波在空气中传播信号，实现远距离的信息传
应用场景
卫星通信、广播、雷达等。
大气中的电波传播
折射与散射
01
电波在大气中传播时，会受到大气中各种粒子的折射和散射作
用，导致传播方向发生改变。
吸收与衰减
02
大气中的水蒸气、氧气、二氧化碳等成分对电波具有吸收作用，
导致能线通信、广播、气象观测等。
地球表面上的电波传播
地面对电波的反射与吸收
随着导航技术的发展，智能交通系统、物流配送等领域也得到了广泛应用，提高了交通效率和安全性。
05
电波传播的未来发展
电波传播技术的进步
1 2
5G及未来通信技术
随着5G技术的普及，电波传播技术将进一步优化，实现更高速、更低延迟的数据传输。
毫米波与太赫兹波段的应用
毫米波和太赫兹波段具有大带宽和高速传输的潜力，未来将广泛应用于电波传播领域。
电磁波的折射
当电磁波从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发生改变，这种现象称为折射。折射角与入射角和两种介质的折射率有关。
03
电波传播的介质特性
自由空间的电波传播
传播方式
电波在自由空间中以球面波的方式传播，随着距离的增加而扩散。
传播特性
电波在自由空间中的传播损耗与频率的平方成正比，与距离的平方成正比。
3

电磁波的天线与传播实验研究

电磁波的天线与传播实验研究随着无线通信技术的迅猛发展，对电磁波的天线与传播特性的研究及实验成为了重要的课题之一。

本文将围绕着电磁波天线的基本概念与传播特性展开，通过实验研究来深入探讨电磁波的天线与传播。

一、电磁波天线的基本概念电磁波天线是将电流或电压信号转换为辐射电磁波的装置，广泛应用于广播、电视、通信等领域。

其基本原理是根据Maxwell方程组，通过合理设计的导体结构将电磁能量转换为自由空间中的电磁波。

常见的天线类型包括偶极子天线、单极子天线等。

二、电磁波传播特性研究的实验方法对于电磁波的传播特性研究，我们可以通过一系列实验来进行验证。

以下是几种常见的实验方法：1. 转播实验转播实验是通过将天线放置在不同位置，测量和记录信号强度的变化情况，以研究电磁波的传播特性。

在实验中，可以选择在室内或室外进行，通过改变天线高度、距离和方向等参数来观察信号的接收情况。

2. 接收信号功率实验接收信号功率实验是通过调整接收天线与发射天线之间的距离，测量信号强度来研究电磁波的传播特性。

实验中可以调整发射功率、接收天线的位置和方向等参数，观察信号强度随距离的变化情况。

3. 天线天线之间的耦合实验天线天线之间的耦合实验通过将多个天线放置在一定的距离上，探究它们之间的相互作用和干扰。

这种实验可以研究天线之间的阻抗匹配、相位对齐等问题，从而优化天线设计，提高传播效果。

4. 天线辐射图实验天线辐射图实验通过测量天线在不同方向上的辐射功率，得到天线的辐射图案。

这种实验可以分析天线在不同方向上的辐射能力，研究其辐射效果与传播特性。

三、电磁波天线与传播实验研究应用电磁波天线与传播实验研究在实际应用中具有重要意义。

例如，在通信领域，通过研究天线的辐射特性与传播特性，可以优化信号传输的可靠性与效率。

在无线电广播领域，合理设计天线系统可以提高信号的覆盖范围和接收质量。

在实际生活中，电磁波的天线与传播实验研究还具有很多其他的应用。

例如，通过合理布局天线系统，可以提高无线电设备的接收范围和信号质量，进而提升通信效果。

电波传播知识点总结

电波传播知识点总结一、电波传播的基本概念1. 电波的概念电波是指一种电与磁场交替振荡并在空间中传播的波动。

它是一种媒介无关的波动，能够在真空中传播，因此在通信中广泛应用。

根据频率的不同，电波可以分为射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同类型。

2. 电磁波的特性电波是电磁波的一种，具有电场和磁场交替变化的特性。

它们的传播速度为光速，能够穿透大部分非金属物质，因此在通信、雷达、遥感等领域得到广泛应用。

同时，电磁波也具有反射、折射、衍射和干涉等典型波动特性。

3. 电波传播的基本原理电波的传播是通过电磁波在空间中的传播来实现的。

电波的传播通过自由空间传播、大气传播、地面传播和天线辐射等方式，具有一定的传播特性和传播机制。

二、电波传播的传播机制1. 自由空间传播自由空间传播是指电波在真空中的传播，它的传播路径很直线，传播损耗较小。

然而，由于电磁波会受到大气参数、地球曲率、大气湍流等因素的影响，导致传播损耗和衰落。

2. 大气传播大气传播是指电波在大气层中的传播，其传播路径受到大气层折射作用和反射作用的影响。

大气传播存在不可预测的多径效应和多普勒效应，对于通信和雷达系统的设计和优化具有重要意义。

3. 地面传播地面传播是指电波在地面上或近地表的传播，其中包括地面波传播、地堑波传播和地球曲率衍射等传播方式。

地面传播受地形、植被、建筑物等地物影响较大，需要在工程设计中充分考虑。

4. 天线辐射天线辐射是指电波的辐射传播过程，其传播路径可根据发射天线和接收天线的性能进行优化设计。

天线辐射包括方向性辐射、极化辐射和功率辐射等关键技术，与无线通信系统息息相关。

三、电波传播的传播特性1. 传播距离电波的传播距离受频率、功率、天线高度等因素的影响，传播距离可以通过地形、大气状况和天线性能等条件进行合理估算。

传播距离是影响通信质量和传输速率的重要因素。

2. 传播损耗电波的传播损耗是指在传播过程中电波功率的衰减，其主要原因包括自由空间传播损耗、大气传播衰减、地面波散射损耗等。

电磁波传播与天线设计

电磁波传播与天线设计电子与电气工程是一门广泛涉及电子技术和电力系统的学科，它在现代科技和工业领域中扮演着重要的角色。

其中，电磁波传播与天线设计是电子与电气工程中的重要研究方向之一。

本文将探讨电磁波传播的基本原理以及天线设计的关键要素。

一、电磁波传播原理电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的能量传播形式。

根据波长的不同，电磁波可以分为射频波、微波和光波等。

电磁波的传播遵循麦克斯韦方程组，其中包括麦克斯韦方程和波动方程。

麦克斯韦方程描述了电磁场的生成和变化规律，而波动方程则描述了电磁波在介质中的传播特性。

电磁波的传播速度在真空中为光速，而在其他介质中则会受到介质折射率的影响。

电磁波的传播特性与其频率、波长以及介质特性有关。

在电磁波传播中，常见的现象包括折射、反射、散射和衍射等。

这些现象使得电磁波能够在空间中传播、传输信息和实现无线通信。

二、天线设计的关键要素天线是电磁波的发射器和接收器，它在无线通信系统中起着至关重要的作用。

天线设计的目标是实现高效率的能量转换和准确的信号传输。

在天线设计中，以下几个关键要素需要考虑：1. 频率：天线的频率响应是指天线在特定频率范围内的工作性能。

不同应用领域对频率的要求不同，因此天线的设计需要根据具体应用选择合适的频率范围。

2. 增益：天线增益是指天线在某一方向上相对于理想点源辐射功率的增加量。

增益越高，天线的辐射范围越广，信号传输距离越远。

天线增益的设计需要考虑天线的结构、尺寸和材料等因素。

3. 方向性：天线的方向性是指天线在特定方向上的辐射强度。

方向性天线可以集中辐射功率到特定区域，提高信号传输的可靠性和距离。

天线的方向性设计需要考虑天线的形状、辐射元件的布局和相位控制等因素。

4. 阻抗匹配：天线的阻抗匹配是指天线与传输线或接收器之间的阻抗适配。

阻抗不匹配会导致信号反射、损耗和降低传输效率。

因此，天线设计需要考虑阻抗匹配的优化。

5. 多频段设计：现代通信系统往往需要支持多个频段的信号传输。

电波传播与天线专业：把握电磁场与通信技术的关键

电波传播与天线专业：把握电磁场与通信技术的关键亲爱的读者朋友们，你们好！今天，我们将带大家深入了解一个神秘而又充满魅力的专业——电波传播与天线。

这个专业主要研究电磁波在自由空间和各种媒介中的传播特性，以及如何利用天线技术进行信号的发送和接收。

在我们日常生活中，无论是无线通信、卫星电视还是雷达定位，都离不开电波传播与天线的应用。

一、专业概述：电波传播与天线专业主要涉及电磁波传播、天线技术和无线通信等领域。

它旨在培养具备扎实理论知识和实践能力的专业人才，能够从事电波传播与天线的研究、设计、测试和优化等工作。

二、学习内容：1.电磁场理论：学习电磁场的基本理论，包括麦克斯韦方程组、电磁波的传播特性等，为后续的学习打下基础。

2.电波传播：研究电磁波在自由空间和各种媒介中的传播特性，如反射、折射、散射等，以及相应的传播模型和规律。

3.天线技术：学习天线的基本原理、设计方法、性能参数等，掌握各种类型天线的特点和应用场景。

4.无线通信：学习无线通信的基本原理、技术方法和标准，了解无线通信系统的组成、性能指标和优化方法。

5.实验与实践：通过实验和实践活动，锻炼学生的实践能力和创新思维，提高对电波传播与天线的认识和理解。

三、核心课程：1.电磁场理论：学习电磁场的基本理论，包括麦克斯韦方程组、电磁波的传播特性等。

2.电波传播：研究电磁波在自由空间和各种媒介中的传播特性，如反射、折射、散射等。

3.天线技术：学习天线的基本原理、设计方法、性能参数等，掌握各种类型天线的特点和应用场景。

4.无线通信：学习无线通信的基本原理、技术方法和标准，了解无线通信系统的组成、性能指标和优化方法。

5.实验与实践：通过实验和实践活动，锻炼学生的实践能力和创新思维，提高对电波传播与天线的认识和理解。

四、专业前景：随着无线通信技术和卫星导航技术的快速发展，电波传播与天线专业的就业前景广阔。

毕业生可在通信设备制造商、科研机构、航空航天、军事电子等领域从事研发、设计、测试和管理工作。

电磁场、天线与电波传播

定义：
在任意方向 (1,1) , 辐射功率密度与将相等的
输入功率均匀辐射时的平均功率密度之比，即天线增益为：
GS(1,1)SG SG PA4r2
物理意义：为了在观察点有相等的辐射功率密度，
方向性天线的输入功率应小于均匀辐射天线输入功率的G倍。
增益的单位：
➢ dBi：表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源； ➢ dBd：表示以半波对称振子为比较对象。
q
+
I
+
+
E
H
~
-
-
I
-
t
平面电磁波
Ex
z Hy
第二部分天线
一、天线的基本概念
GSM-R专用机车天线
900MHZ 1800MHZ 双频天线
移动通信
A 3G (WCDMA) handset Outdoor Base Station for 800 and 1900MHz CDMA cells.
1．矢量的运算
矢量运算
矢量的加法矢量的乘法矢量的积分矢量的散度矢量的旋度
（1）矢量的加法运算
定义：矢量可以通过各个分量的相加来实现叠加。
若 A= Axax + Ay ay + Az az B= Bx ax + By ay + Bz az
则 A+B = (Ax+Bx) ax + (Ay+By ) ay+ (Az+Bz) az
乘积的积分
该积分表示沿F路径切向的分量路径长度微分乘d积l 的积分。
F与co沿s 曲线C的
• 沿不闭合曲线的线积分定义为力场所做的功:
• P2

天线与电波传播_完整版

§1.1 辅助函数法
在远场区
E jA E jA E jA Er 0
1 j ˆE ˆ A H r r

天线辐射问题分析过程
§1.2 电基本振子
什么是电基本振子？一段通有高频电流的直导线，当导线长度远远小于
§1.2 电基本振子
近区场的性质：由于电场和磁场相差90度，故坡印廷矢量的平均值等于零，这说明无电磁场能量辐射，称为感应场。远区场：当 kr 1 时称为远场区，电磁场主要由 kr 的低次幂项决定，故可略去 kr 的高次幂项，得
Er E H r H 0 jkr kI 0l e E j sin 4 r kI 0l e jkr H j sin 4 r
§1.2 电基本振子
电基本振子的场辐射
§1.3 磁基本振子
麦克斯韦电磁理论获得了巨大的成功。电和磁的对称性问题，至今尚未解决。电的基本单元是电荷。正负电荷可以分开，自由电荷能单独存在，因而我们可以引进电荷密度和电流密度的概念。磁的基本单元是磁偶极矩，它可以看作是正负磁荷的组合。然而，正负磁荷却不能分开，自由磁荷不能单独存在。所以，在电磁理论中我们不能引入磁荷密度和磁流密度等概念。
天线发展简史
五、2000, 移动/手持天线（Mobile/Hand - held Antenna）工作于800MHz的手持蜂窝电话天线随处可见。从马可尼时代直到20世纪40年代，天线主要是以导线为辐射单元，工作频率也提高到UHF。进入二战期间，随着1GHz以上微波源（如调速管、磁控管）的发明，天线开始了一个新的纪元。波导口径天线、喇叭天线和反射面天线等如雨后春笋般出现。

第8章天线与电波传播

➢ 典型增益：单独天线增益减去功率分配器带来的 3dB损耗
第8章天线与电波传播
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8.1天线基本概念
天线分集技术 – 分集技术用于移动通信系统中解决衰落问题 – 基站接收也采用分集接收技术
➢ 对用电池供电的MS，不能用提高发射功率满足衰落储备
第8章天线与电波传播
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8.1天线基本概念
天线下倾
✓ λ/2的对称振子在800MHz频段约200mm长；在400MHz 频段约400mm长
第8章天线与电波传播
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8.1天线基本概念
✓ 基本电振子、半波振子、全波振子天线的增益
天线类型基本电振子半波振子全波振子
增益(dBi) 1.76 2.14 3.80
第8章天线与电波传播
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8.1天线基本概念
– 天线下倾可改善系统的抗干扰性能 – 天线下倾主要是改变天线的垂直方向图主瓣指向，
使垂直方向图的主瓣信号指向覆盖小区，而垂直方向图的零点或副瓣对准受其干扰的同频小区
➢ 改善服务小区覆盖范围内的信号强度 ➢ 提高服务小区内的C/I值，减少对远处同频小区的干扰 ➢ 提高系统的频率复用能力，增加系统容量 ➢ 改善基站附近的室内覆盖性能
第8章天线与电波传播
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8.1天线基本概念
– 定向天线
➢ 定向天线的水平和垂直辐射方向图是非均匀的
✓ 常称为扇区天线，辐射功率或多或少集中在一个方向
➢ 使用方向天线有两个原因：覆盖扩展及频率复用
✓ 使用方向天线可改善蜂窝移动网中的干扰
➢ 定向天线一般由直线天线阵加上反射板构成或直接采用方向天线
➢ 典型增益值是9～16dBd ➢ 结构上一般为8～16个单元的天线阵
第8章天线与电波传播

电波传输及天线基本原理

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1.1.3 电磁波的传播
传播方式：电磁波的波长不同，传播特点也不相同，电磁波可以有以下几种传播方式。 ① 表面波传播：电波沿着地球表面传播到接收点。如中长波的传播。 ② 自由空间传播：忽略地面的效应，电波由发射天线直接传播到接收点，由于媒质的不均匀性，传播路线可以有某些弯曲。 ③ 空间波传播：地面的效应反映为存在地面反射波，到达接收点的电波是由空间直射波和地面反射波共同作用相干涉的结果。这种传波方式也叫视距传播 ,也是多径传播。 ④ 天波传播：电波通过高空电离层的反射传播到接收点。如短波的传播。 ⑤ 散射波传播：电波通过空间大气对流层或电离层中介质的不均匀性对电波的散射作用而传播到接收点。
11电波传输及天线基本原理适用于基站天馈线系统22基站天馈系统介绍33电波传输天线基本概念及指标参数11电磁波及传波的基本知识111电磁波电磁波也叫无线电波它是一种能量传输形式在传输过程中电场和磁场同时存在并且在空间是相互垂直的同时这两者又都垂直于传播方向图1图2
目
录
1 电波传输、天线基本概念及指标参数
1.2.1 天线的技术参数全向天线：指在水平面内基本上具有无方向的辐射特性，而在垂直面内则具有定向辐射特性的天线。（在水平方向图中，最大电平与最小电平的差应不超过 3dB）定向天线：指一种在空间特定方向上具有比其他方向上更有效地发射或接收电磁波的天线。远区场：天线的辐射场区分三个区域（图 4），近区（kr«1）、远区（kr»1即λ/r«1）和中间区域。远区场是天线辐射电磁波的一个区域，也是接收区域，在此区域内，电场强度的大小与离开天线的距离成反比。（k为相位常数， k=ω µε ，μ为磁导率、ε为介电常数）
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A 发射天线高 H t RT O' RR B 接收天线高 H r