天线原理PPT课件
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《天线原理参数简介》课件
天线的应用领域和案例分析
无线通信
• 移动通信网络 • 卫星通信 • 无线局域网 • 蓝牙
Байду номын сангаас
雷达系统
• 航空雷达 • 气象雷达 • 交通雷达
无线电广播
• 电视广播 • 调频广播 • 卫星广播
结论和要点
1 天线原理关键
天线是无线通信系统 中不可或缺的核心组 件。
2 多种天线选择
根据应用场景，选择 适合的天线类型和性 能。
距离
天线的工作距离决定了信号 传输的范围。
带宽
描述天线在频率范围内能够 传输信号的能力。
天线的选取和设计原则
1
需求分析
明确通信需求和预期性能，包括覆盖范围、传输距离和带宽要求。
2
天线评估
综合考虑天线类型、性能和可行性，选择最适合的天线。
3
仿真和优化
使用仿真软件和优化算法对天线进行设计和调整，以达到最佳性能。
天线通过辐射电磁波，将电信号转化为 空间中的无线信号，从而实现远距离通 信。
常见天线类型和特点
定向天线
适用于需要集中信号传输的场景，具有较 高的增益和较小的辐射角。
室内天线
专为室内环境设计，提供稳定的信号覆盖 和较小的体积。
全向天线
适用于覆盖广泛区域的场景，具有均匀信 号辐射和较大的辐射角。
室外天线
(西安海天)天线课件PPT课件
分贝(dB)表示。
天线的增益与天线口径面积、天 线效率、波长等因素有关，是衡
量天线性能的重要参数之一。
在实际应用中，选择高增益天线 可以获得更好的信号覆盖和传输
效果。
方向性
方向性是指天线辐射能量的空间分布特性，即天线在各个方向上的辐射强度不同。
天线的方向性可以用图形或数据表示，通常有三种类型：全向、双Baidu Nhomakorabea和单向。
天线的分类
总结词
天线的分类
详细描述
根据不同的分类标准，天线可以分为多种类型。按照工作频段，可以分为长波天线、中波天线、短波天线和微波 天线等。按照用途，可以分为广播天线、电视天线、通信天线、雷达天线等。此外，还可以根据天线的方向性、 增益和极化方式等进行分类。
天线的工作原理
总结词
天线的工作原理
详细描述
多天线技术
• 多天线技术是指利用多个天线实现信号的发射和接收，以提高 通信系统的性能。多天线技术可以增强信号的抗干扰能力、提 高信噪比、扩大覆盖范围等。然而，多天线技术也面临着信号 处理复杂度增加、天线间干扰等问题，需要进一步研究和优化。
智能天线与波束赋形
智能天线
智能天线是一种具有自适应能力的天线，能够根据通信环境的变化自动调整天线的波束方向 和形状，以提高通信系统的性能。智能天线的应用可以增强信号的抗干扰能力、提高信噪比 、扩大覆盖范围等。然而，智能天线的实现需要高精度信号处理技术和复杂的算法支持。
天线的增益与天线口径面积、天 线效率、波长等因素有关，是衡
量天线性能的重要参数之一。
在实际应用中，选择高增益天线 可以获得更好的信号覆盖和传输
效果。
方向性
方向性是指天线辐射能量的空间分布特性，即天线在各个方向上的辐射强度不同。
天线的方向性可以用图形或数据表示，通常有三种类型：全向、双Baidu Nhomakorabea和单向。
天线的分类
总结词
天线的分类
详细描述
根据不同的分类标准，天线可以分为多种类型。按照工作频段，可以分为长波天线、中波天线、短波天线和微波 天线等。按照用途，可以分为广播天线、电视天线、通信天线、雷达天线等。此外，还可以根据天线的方向性、 增益和极化方式等进行分类。
天线的工作原理
总结词
天线的工作原理
详细描述
多天线技术
• 多天线技术是指利用多个天线实现信号的发射和接收，以提高 通信系统的性能。多天线技术可以增强信号的抗干扰能力、提 高信噪比、扩大覆盖范围等。然而，多天线技术也面临着信号 处理复杂度增加、天线间干扰等问题，需要进一步研究和优化。
智能天线与波束赋形
智能天线
智能天线是一种具有自适应能力的天线，能够根据通信环境的变化自动调整天线的波束方向 和形状，以提高通信系统的性能。智能天线的应用可以增强信号的抗干扰能力、提高信噪比 、扩大覆盖范围等。然而，智能天线的实现需要高精度信号处理技术和复杂的算法支持。
天线基本原理及常用天线介绍ppt课件
.
多径传播与反射
.
用分集接收改善信号电平
.
二、几种常用天线的介绍
由于地理环境差异很大，因此，需要各种类型的天线，如何 选择天线，是网络规划设计的一项重要工作。
基站天线的分类
1、常规天线 1）、HTQ-08／09-11（0、3、5、7） 2）、HTDB08／096518（0、3、6、9） 3）、HTDBS 08／09 65／90 15/17/18dB（0、3、6、9） 4）、HTDBSS 08／09／18 65／65 15／17／18（0、3、6、9） 5）、HTDTBS08／09／18 65 15／17／18
.
2、特型天线 赋形天线 HTDBFS096515 预制下倾天线HTDBS08／096515、18（3、6、9） 公路双向天线 HTSX08、09、70、14 公路兼镇天线 HTD08、09、210、13 窄波束高增益天线 HTDBS08／093021 连续电可调倾角天线 HTDTBS096515／17／18 双频双极化电调天线HTDTBS08／09／18 65／65 15／17／18 电调双天线：HTDTBSS1721／1721 65／65 18／18 电调双波束天线：HTDTBSS1721／172130／30 20／20 电调多频天线：HTDTBSSS0809／1718／192165／65／65／
入射波幅度 （ＺL＋Ｚ。）
天线PPT课件(完整版)
A
4
c
Ie
x,
y,
z
e jkR R
dl
其中：R x x2 y y2 z z2 x2 y2 z2 r dl dz
Ax, y, z zˆ I0 e jkr
l
2
dz
zˆ
I0l
e jkr
是从空间耦合到天线终端的电阻，与天线结构自身的任何电阻 无关。
12
天线与电波传播
第一章 电磁场方程及其解
Maxwell方程
Maxwell方程
§1.1 辅助函数法
E
B
法拉第定律
H
J
t D
安培定律
D
t
电高斯定律
B
0磁高斯定律
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。
天线PPT课件(完整版)
Ar sin cos sin sin A cos cos cos sin cos sin A cos Ax sin Ay 0 Az
§1.2 电基本振子
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。
波长时，该导线被称为电基本振子。 当： l / 1 , 可近似地认为导线上每一点的电
流都是等幅同相的。
电基本振子天线结构
电场方向
§1.2 电基本振子
ˆI 0 I e z z
I0
－常数
jkR e 磁矢位： A I e x, y, z dl 4 c 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。
§1.2 电基本振子
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。
波长时，该导线被称为电基本振子。 当： l / 1 , 可近似地认为导线上每一点的电
流都是等幅同相的。
电基本振子天线结构
电场方向
§1.2 电基本振子
ˆI 0 I e z z
I0
－常数
jkR e 磁矢位： A I e x, y, z dl 4 c 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。
《射频电路与天线》课件
片组成。
它具有体积小、重量轻、易于 集成等优点，广泛应用于卫星 导航、无线通信和物联网等领
域。
微带天线的增益较低，但具有 低剖面、低成本、易于加工和 集成等优点。
它可以通过改变形状、尺寸和 材料来优化性能。
螺旋天线
螺旋天线是一种定向天线，由螺旋线状的导体组成。
螺旋天线的增益较高，方向性强，能够实现较远距离的 通信。
天线的工作原理
总结词
天线的工作原理
VS
详细描述
天线的工作原理基于电磁波的传播和辐射 。当天线受到电磁波激励时，会在其周围 产生电磁场，形成电磁波的辐射和传播。 天线的形状、尺寸和材料等因素决定了其 辐射特性和方向性。常见的天线形式包括 偶极子天线、单极子天线、抛物面天线等 ，它们各有不同的工作原理和应用场景。
毫米波天线
毫米波天线具有较小的物理尺寸和较 高的工作频率，能够提供更高速、更 宽频带的无线通信服务，满足未来物 联网和大数据传输的需求。
射频电路与天线的交叉学科研究
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术是射频电路与天线的理论基础，通过深入 研究电磁波传播、散射、辐射等特性，为交叉学科研究提供 理论支持。
04 常见天线类型与应用
偶极子天线
01
02
03
04
偶极子天线是一种最简单的天 线形式，由两根长度相等的直 导线组成，通常以“十”字形
它具有体积小、重量轻、易于 集成等优点，广泛应用于卫星 导航、无线通信和物联网等领
域。
微带天线的增益较低，但具有 低剖面、低成本、易于加工和 集成等优点。
它可以通过改变形状、尺寸和 材料来优化性能。
螺旋天线
螺旋天线是一种定向天线，由螺旋线状的导体组成。
螺旋天线的增益较高，方向性强，能够实现较远距离的 通信。
天线的工作原理
总结词
天线的工作原理
VS
详细描述
天线的工作原理基于电磁波的传播和辐射 。当天线受到电磁波激励时，会在其周围 产生电磁场，形成电磁波的辐射和传播。 天线的形状、尺寸和材料等因素决定了其 辐射特性和方向性。常见的天线形式包括 偶极子天线、单极子天线、抛物面天线等 ，它们各有不同的工作原理和应用场景。
毫米波天线
毫米波天线具有较小的物理尺寸和较 高的工作频率，能够提供更高速、更 宽频带的无线通信服务，满足未来物 联网和大数据传输的需求。
射频电路与天线的交叉学科研究
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术是射频电路与天线的理论基础，通过深入 研究电磁波传播、散射、辐射等特性，为交叉学科研究提供 理论支持。
04 常见天线类型与应用
偶极子天线
01
02
03
04
偶极子天线是一种最简单的天 线形式，由两根长度相等的直 导线组成，通常以“十”字形
《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
05
未来发展与展望
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
新材料、新技术在天线领域的应用
新型材料
随着科技的进步，新型材料如碳纤维、陶瓷等在天线制造中得到广泛应用，这 些材料具有轻质、高强度、耐高温等特性，有助于提高天线的性能和可靠性。
3D打印技术
3D打印技术为天线制造提供了新的可能性，可以实现复杂结构的设计和快速原 型制造，提高生产效率和定制化程度。
02
电波传播基础
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
电波传播方式
直射波传播
电波直接沿直线传播，不受地面和其他障碍 物的影响。
反射波传播
电波遇到不同介质的界面时，会反射回原介 质。
折射波传播
电波在传播过程中遇到不同介电常数的介质 时，会发生折射。
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
05
未来发展与展望
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
新材料、新技术在天线领域的应用
新型材料
随着科技的进步，新型材料如碳纤维、陶瓷等在天线制造中得到广泛应用，这 些材料具有轻质、高强度、耐高温等特性，有助于提高天线的性能和可靠性。
3D打印技术
3D打印技术为天线制造提供了新的可能性，可以实现复杂结构的设计和快速原 型制造，提高生产效率和定制化程度。
02
电波传播基础
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
电波传播方式
直射波传播
电波直接沿直线传播，不受地面和其他障碍 物的影响。
反射波传播
电波遇到不同介质的界面时，会反射回原介 质。
折射波传播
电波在传播过程中遇到不同介电常数的介质 时，会发生折射。
天线设计基础ppt课件
G Smax S0
Pin Pin 0
E2 max E0 2
Pin Pin 0
∆ 式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想无 方向性天线的输入功率。
∆ 理想无方向性天线本身的增益系数为1。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
➢ 效率
η ∆ 定义为天线辐射功率Pr与输入功率Pin之比，记为 A，即
P PirnPrP rPl RrR rRl
Pl 损耗功率 Rl 损耗电阻 Rr 辐射电阻
➢ 考虑到馈线与天线失配引入的反射损耗，则天线的总效率应为
A(12)
ZinZO ZinZO
反射系数 Zin 天线输入阻抗 ZO 传输线的特性阻抗
D Smax S0
Pr Pro
E2 max E0 2
Pr Pro
∆ 式中Pr、Pr0分别为实际天线和无方向性 天线的辐射功率。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
可编辑课件PPT
7
技术参数
1. Layout之间走线干扰 2. 马达，喇叭，金属等元器件对天线产生耦合 3. 各元器件之间的杂散辐射 4. 外部辐射体对天线干扰 5. 高速数据线对天线的干扰 6. 关键器件的屏蔽 7. ……
天线基本知识PPT课件
方向系数
在同一距离及相同辐射功率的条件下，某天线在最大 辐射方向上的辐射功率密度（场强的平方）和无方向 性天线的辐射功率密度（场强的平方）之比，记为D。
S E max D S E 0 PrPr0
2 max
2 0 Pr Pr0
Pr、Pr0分别为实际 2021 天向 线天 和线 无的 方辐 29 射
方向系数
天线基本知识
2021
2009 年 7 月 1
1.天线的起源和发展
❖ 1865年：麦克斯韦创立了麦格斯韦方程 ❖ 1888年：赫兹用实验证实电磁波辐射 ❖ 天线：理论与实验的完美结合 ❖ 从此，人造的无线电波充满了世界的每一个
角落。今天，甚至在地下室、隧道等地方都 存在着电磁波。
2021
2
军事、战争推动了天线的发展
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8
雷达阵列天线走过的历程
源自文库
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9
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10
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11
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12
2021
13
2021
14
天线的任务
是将发射机输出的高频电流能 量转换成电磁波辐射出去，或将空 间电波信号转换成高频电流能量送 给接收机。
由此，天线就可分为：发射天线、 接收天线
2021
15
天线的发展趋势
多频带多极化的微带天线 多波束天线 自适应天线 智能天线
天线基础知识与原理ppt课件
10
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
比较好的90度振子
比较差的90度振子
11
2、天线类型及各部件材质介绍---天线罩
天线罩对比 天线罩以对天线主体的封装防护为目的，主要为了减缓温度、湿度、
盐雾、雨淋、摄冰、大风、老化、等各种因素对天线性能的影响，国内外 基站天线的天线外罩目前普遍使用的材料为PVC和玻璃钢。
零点填充 方向图圆度
对网络性能有影响的辅助指标
零点填充在某些特殊场景可有限度的减少盲点； 方向图圆度是反映全向天线的覆盖均匀性指标。
交叉极化比 副瓣抑制
满足所需求的覆盖要求
水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高 前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。
能有效提升网络的通信质量
交叉极化比决定极化分集效果，网络升抗多径衰落 的标志。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减 缓同频干扰。
零点填充 方向图圆度
对网络性能有影响的辅助指标
定义：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之比。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
P1
全向辐射器在各个方向上 的辐射能量相等
单一偶极子的 “汽车轮胎”形辐射图
P0 天线相天对线于偶极子的增益用 “ 天d线B相d”对于表全示向辐射器的增P益2 用 “dBi” 表示 如: 0dBd = 2.15dBi
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
比较好的90度振子
比较差的90度振子
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2、天线类型及各部件材质介绍---天线罩
天线罩对比 天线罩以对天线主体的封装防护为目的，主要为了减缓温度、湿度、
盐雾、雨淋、摄冰、大风、老化、等各种因素对天线性能的影响，国内外 基站天线的天线外罩目前普遍使用的材料为PVC和玻璃钢。
零点填充 方向图圆度
对网络性能有影响的辅助指标
零点填充在某些特殊场景可有限度的减少盲点； 方向图圆度是反映全向天线的覆盖均匀性指标。
交叉极化比 副瓣抑制
满足所需求的覆盖要求
水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高 前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。
能有效提升网络的通信质量
交叉极化比决定极化分集效果，网络升抗多径衰落 的标志。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减 缓同频干扰。
零点填充 方向图圆度
对网络性能有影响的辅助指标
定义：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之比。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
P1
全向辐射器在各个方向上 的辐射能量相等
单一偶极子的 “汽车轮胎”形辐射图
P0 天线相天对线于偶极子的增益用 “ 天d线B相d”对于表全示向辐射器的增P益2 用 “dBi” 表示 如: 0dBd = 2.15dBi
天线基本原理及室分天线介绍ppt文档
22
5、室分新型吸顶天线 该款天线主要应用于室内覆 盖较多，目前东莞联通有老 式和新式两种，新式增益高， 覆盖距离远。
23
6、对数周期天线 对数周期天线主要接收是 中、短波信号及微波。与 其它高增益天线相比，对 数周期天线方向性更强， 但对无用方向信号的衰减 更大。
24
谢 谢！
10dB 波瓣宽度 峰值 - 10dB
120° (eg)
峰值
峰值 - 10dB
32° (eg)
峰值 - 10dB 峰值
峰值 - 10dB
11
2.3 天线辐射参数－前后比
前后比是指扇形天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比
后向功率
前向功率
前后比(dB) = 10 log
前向功率 后向功率
，典型值约为25dB
1/4 波长 1/2 波长
半波振子是天线的基本辐射单元
1/4 波长
根据C（光速）=f（频率）×λ（波 长） 得出波长与频率成反比
频率越低，波长越长，天线越大
半波振子 波长
例： λ = 3×１０８mps/900MHz ≈ 0.3m
1/2 波长
1.4 天线基本概念－半波振子
方向图象一个“汽车轮胎”
立体图
天线互调是指当两个或多 个发射频率信号经过天线时， 由于天线的非线性而引起的 与原信号频率及倍频有和差 关系、并落在接收频带内的 射频信号。这些信号电平足 够大时，就会造成系统性能 下降。
5、室分新型吸顶天线 该款天线主要应用于室内覆 盖较多，目前东莞联通有老 式和新式两种，新式增益高， 覆盖距离远。
23
6、对数周期天线 对数周期天线主要接收是 中、短波信号及微波。与 其它高增益天线相比，对 数周期天线方向性更强， 但对无用方向信号的衰减 更大。
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谢 谢！
10dB 波瓣宽度 峰值 - 10dB
120° (eg)
峰值
峰值 - 10dB
32° (eg)
峰值 - 10dB 峰值
峰值 - 10dB
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2.3 天线辐射参数－前后比
前后比是指扇形天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比
后向功率
前向功率
前后比(dB) = 10 log
前向功率 后向功率
，典型值约为25dB
1/4 波长 1/2 波长
半波振子是天线的基本辐射单元
1/4 波长
根据C（光速）=f（频率）×λ（波 长） 得出波长与频率成反比
频率越低，波长越长，天线越大
半波振子 波长
例： λ = 3×１０８mps/900MHz ≈ 0.3m
1/2 波长
1.4 天线基本概念－半波振子
方向图象一个“汽车轮胎”
立体图
天线互调是指当两个或多 个发射频率信号经过天线时， 由于天线的非线性而引起的 与原信号频率及倍频有和差 关系、并落在接收频带内的 射频信号。这些信号电平足 够大时，就会造成系统性能 下降。
天线理论基础知识 ppt课件
受限，加工精度较高；
电氧化和钝化处理；
➢样品加工投入较小；
➢二维结构，设计自由度低，
➢设计周期较长，模具费用较高， 带宽受限；
多采用连续钣金模具。
➢样品加工便捷，投入小；
➢设计周期短，模具费用低。
➢尺寸精度； ➢表面电镀质量。
➢PCB板材和结构支撑件拼装的 相对位置精度；
➢基材质量，介电常数稳定性； ➢辐射单元整体结构稳定性。
PCB印刷辐射单元
钣金辐射单元
贴片辐射单元
图例
特点分析
质量控制 要点
➢一体化成形，模块化程度 高，尺寸稳定性好；
➢表面电镀，抗老化性能好； ➢三维结构，设计自由度高，
易获取优越的电性能指标； ➢样品加工难度大，投入大； ➢设计周期长，模具费用高。
➢PCB板材和结构件拼装组成； ➢PCB需加涂层提升抗氧化性； ➢二维半结构，整体设计自由度
~
y
E
O
u
z
H
x
5
一、天线原理及指标对网络质量的影响
电磁波传播原理
电磁波是一种震荡的信号，在特定频率下以波的形式传播能量。在传播过程中，电场和磁场 在空间中相互垂直，且都垂直于传播方向。
天线的原理及作用
••
正交特性 电生磁、磁生电 空间中任何位置同时存在电场/磁场
z
6
一、天线原理及指标对网络质量的影响
天线基础知识(全)PPT课件
wave避免能量损耗防止干扰362020deptpeehefeinormaluniversitydeptpeehefeinormaluniversity362020deptpeehefeinormaluniversitydeptpeehefeinormaluniversity362020deptpeehefeinormaluniversitydeptpeehefeinormaluniversityn10362020deptpeehefeinormaluniversitydeptpeehefeinormaluniversity10频段2音频超高频10极高频hfvhfuhfshfehf11121314超长波长波中波超短波分米波厘米波毫米波3hz30hz300hz3khz30khz300khz3mhz30mhz300mhz3ghz30ghz300ghz3thz30thz300thz105km104km103km102km10km1km100m10m1m10cm1cm1mm10010厘米毫米微米短波vlwlwmwswvsw雷达频率微波频率红外无线电电磁频谱无线电电磁频谱362020deptpeehefeinormaluniversitydeptpeehefeinormaluniversity11无线电广播通信遥测遥控以及导航等无线电系统都是利用无线电波来传递信号的而无线电波的发射和接收都通过天线来完成
4
Dept.PEE Hefei Normal
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• θ＝arctg（H／R）十Am
• 其中H为天线高度，R为小区半径，Am是修 正值，常取天线垂直平面的半功率角α/2。
θ
H
θ
R
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2、波束宽度与覆盖区域的关系
水平方向图的波束宽度与覆盖区域面积有关 垂直方向图的波束宽度决定区域内功率的分布
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机械下倾情况下的波束覆盖
无下倾
机械下倾
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3、室内覆盖系统 • 微蜂窝基站+有线接入室内覆盖系统 • 采用直放站
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3
一、天线基本知识
• 把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…... • 收集无线电波并产生电信号
Blah blah blah blah
-
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• 1、电磁波是如何辐射的?
•
导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁
波的辐射，但辐射的能力与导线的长度和形状有
关。若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线
两种天线倾斜方法: 机械俯仰角
电调俯仰角
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机械俯仰角与电调俯仰角
• 用机械方式使天线下倾是改变天线垂直方向辐射 特性最简单的方法，也是目前通用的方法。
• 电调俯仰角：通过改变馈入各振子的信号相位， 可以改变天线主瓣的下倾角度。
电调俯仰角的优点就是天线在各方位角度的方向 图下倾都是一致的，这样水平平面上波瓣的半功 率角将保持恒定。但电调俯仰角天线的造价比较 昂贵，目前尚未广泛应用。
➢电压驻波比过大，将缩短通信距离，并且
反射功率返回发射机功放部分，容易烧坏
功放管。
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• 回波损耗:天线接头处的反射功率与入射功 率的比值.——天线的匹配
• 前后比：后瓣电平与最大波束电平之差。
——后向干扰 >40dB
• 旁瓣抑制:旁瓣电平与最大波束电平之差.。
——同频干扰 >18dB
• 天线尺寸和重量
• 方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的 发射或接收电磁波的能力。
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一个单一的半波振子具有“面包圈” 形的方向 图
顶视
侧视
水平面
垂直面
方向不同辐射的电磁场强度不同
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方向图比较
理想孤立 波源
定向天线
理论半 波振子
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天线的波瓣与参数
旁 瓣
后瓣
主瓣
参数：零功率波瓣宽度 旁瓣电平
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1
• 在无线通信系统中,与外界传播媒介的接口 是天线系统,天线的性能直接关系到整个网 络的质量。
• 主要学习天线工作的基本原理和技术性能 指标的含义。
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2
学习目标
• 了解电波是如何辐射的，如何传播的 • 掌握天线的各项性能的概念 • 熟悉调整天线的方法 • 了解基站天线选择的基本原则 • 熟悉天线共用器的有关知识
• 另一个是利用反射板把辐射控制到单侧方向， 将平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖 天线。
-
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• 由四个半波振子组成的垂直直线阵的增益 约为8dB,一侧加有反射板的四元式直线阵， 其增益为（14～17）dB，即常规板状天线， 也就是所说的低增益天线。一侧加有反射 板的八元式直线阵，其增益约为（16～19） dB，即加长型板状天线，即所说的高增益 天线。
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
-
磁场
电场
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二、天线的参数
• 1、天线方向性
• 方向性对于发射天线是指天线向一定方向辐射电磁 波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线对 不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线的方 向性的特性曲线通常用方向图来表示.
• 用电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形来表示
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四、不同环境的基站天线选择原则
无线网络规划中，天线的选择是一个很重要的部分，应 根据网络的覆盖要求、话务量、干扰、和网络的服务质 量等实际情况来选择天线。
• 城区环境：
➢半功率宽度Baidu Nhomakorabea65°以减小相邻扇区的重叠区
➢采用中等增益天线
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• 郊区环境：
➢ 半功率宽度为90°，一般不采用全向站型
• 风载荷
• 工作温度和湿度
• 雷电防护等
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三、无线覆盖的主要技术 • 1、天线俯仰角:
18o
一般来讲，当天线垂直安装时，
其最大增益方向朝着地平线。
40m
S S’ S’’
-
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由于基站天线均架设于高塔上，这样为保证 处于地面上的接收者有足够的功率覆盖， 天线就必须倾斜，具体倾斜角度由塔高和 用户与基站的距离d来决定
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电下倾的产生
无下倾时 在馈电网络中 路径长度相等
-
有下倾时 在馈电网络中 路径长度不相等
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对天线俯仰角的优化
• 对天线俯仰角，在优化时通常将天线垂直平面方 向图中上3dB半功率点指向小区边界，而不是将 最大辐射方向对准小区边界，这样做的目的是为 进一步增强本小区覆盖场强。
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天线俯仰角的计算公式为：
之间，因而辐射很微弱；将两导线张开电场就散
播在周围空间，因而辐射增强。
-
5
• 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 流变换将大大增加，因而就能形成较强的辐射。
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同轴线变为天线示意图
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2、半波振子-----全向天线
• 结构：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。
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3、天线的极化
• 指在天线的最大辐射方向上的电场矢量的空间 指向。——极化方向
• 若在任何时间都保持不变——直线极化 ➢若电场矢量方向与地面平行——水平极化波 ➢若电场矢量方向与地面垂直——垂直极化波
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4、天线的其它技术指标
• 电压驻波比：由于天线输入阻抗和特性阻 抗的不一致，反射波和入射波在馈线上叠 加形成驻波。相邻电压最大值和最小值之 比称为电压驻波比。
半功率点波瓣宽度 前后功率比
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2、天线增益
• 增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理 想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方 之比，即功率之比。增益一般与天线方向图有关， 方向图主瓣越窄，后瓣、旁瓣越小，增益越高。
在阵中有4个对称振子
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天线提高增益形成的主要途径。
• 一是采用多个半波振子排成一个垂直放置的直 线阵，半波振子越多，增益越大，能量也越集 中于水平方向上。
波长
1/4波长
1/4波长
1/2波长
振子
一个1/2波长的半波振子 在 800MHz 约 300mm长
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电压在中心最小
半波振子上的场分布
电流在中心最大
电场在中心最强
磁场在中心最大
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3、电磁波的传播
• 通过电场、磁场之间不断的能量转换，电磁波得 以从半波振子向外传播，电场和磁场的方向与传 播方向保持垂直。