天线的基本知识
物理天线知识点总结
物理天线知识点总结一、天线的分类天线可以根据它的结构、工作频率、工作方式等不同特征进行分类。
根据天线的结构，天线可以分为线性天线、面状天线、体状天线等。
根据天线的工作频率，天线可以分为超高频天线、甚高频天线、高频天线等。
根据天线的工作方式，天线可以分为接收天线、发射天线、双工天线等。
此外，根据天线的工作原理，天线还可以分为定向天线、全向天线等。
二、天线的工作原理天线是通过改变电流和电压的分布来产生电磁波。
当电流通过天线时，会在天线上产生一个电磁场。
这个电磁场会向周围空间辐射出去，形成电磁波。
同时，当有外界的电磁波作用在天线上时，天线也会感应出电流和电压。
这样，天线在电磁波的发射和接收中发挥作用。
三、天线的设计方法天线的设计是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，包括天线的工作频率、方向性、增益、波束宽度、阻抗匹配等。
在天线的设计中，通常需要用到一些工具，如天线模拟软件、电磁场仿真软件等。
天线的设计方法包括复合结构天线的设计、微带天线的设计、阵列天线的设计等。
这些设计方法大大提高了天线的工作性能和可靠性。
四、天线的性能分析天线的性能分析是对天线的工作性能进行评估和优化的过程。
通过对天线的参数和特性进行测试和分析，可以了解天线的工作状况和性能指标，为天线的改进和优化提供依据。
常用的天线性能分析方法包括天线参数测量、天线阻抗匹配、波束宽度测量等。
五、天线的应用天线在无线通信、雷达、卫星通信、电视广播等领域中有着广泛的应用。
在无线通信系统中，天线是信息传输的关键设备，它的工作性能直接影响到通信系统的稳定性和可靠性。
在雷达系统中，天线是用来发射和接收雷达信号，它的性能直接影响到雷达的探测性能和分辨率。
在卫星通信系统中，天线是用来与卫星间进行通信，它的性能直接影响到卫星通信的质量和覆盖范围。
在电视广播系统中，天线是用来接收广播信号的，它的性能直接影响到电视节目的清晰度和稳定性。
总结：物理天线是无线通信和雷达系统中不可或缺的重要组成部分。
天线的基础知识
第一讲天线的基础知识表征天线性能的主要参数有方向图，增益，输入阻抗，驻波比，极化方式等。
1.1 天线的输入阻抗天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。
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，用的较多的是驻波比和回波损耗。
一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω。
驻波比：它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。
驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。
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。
回波损耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。
回波损耗的值在0dB的到无穷大之间，回波损耗越大表示匹配越差，回波损耗越小表示匹配越好。
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。
1.2 天线的极化方式所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。
当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。
由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。
因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。
另外，随着新技术的发展，最近又出现了一种双极化天线。
就其设计思路而言，一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因此目前大部分采用的是±45°极化方式。
天线基本知识介绍
天线基本知识介绍天线是将电信号转换为电磁波并将其传输或接收的装置。
它是电磁学的一个分支，用于无线通信、电视和广播接收、雷达以及天体物理学研究等领域。
本文将对天线的基本知识进行介绍。
1.天线的作用和原理：天线的主要作用是将电信号转换为电磁波并将其辐射到空间中，或者将接收到的电磁波转换为电信号。
它的工作原理基于法拉第电磁感应定律和亥姆霍兹理论，即通过电流在导体中产生的磁场和由变化的磁场产生的感应电流来实现电磁波的辐射或接收。
2.天线的分类：天线可以根据其结构、工作频率、功率和应用等方面进行分类。
根据结构，天线可分为线性天线（如偶极子天线）、面型天线（如片极天线、光波导天线）和体型天线（如反射天线、波导天线）。
根据工作频率，天线可分为超高频、高频、甚高频、极高频和微波天线等。
根据功率，天线可分为小功率天线和大功率天线。
根据应用，天线还可细分为通信天线、雷达天线、电视天线、卫星天线和微波天线等。
3.天线参数：天线的性能取决于其设计参数。
常见的天线参数包括增益、方向性、波束宽度、驻波比、频率响应、极化方式和带宽等。
增益是天线辐射功率与等效输入功率之比，方向性衡量天线在一些方向上的辐射能力，波束宽度是主瓣的半功率宽度，驻波比是反射功率与输入功率之比，频率响应表示天线在不同频率下的性能表现，极化方式表示电磁波的电场分量与地面垂直或平行的相对方向，带宽表示天线能够工作的频率范围。
4.天线设计方法：天线的设计是一个综合考虑电磁学原理、工作频率和应用要求的过程。
常见的天线设计方法包括试验法、数值法和半经验法。
试验法通过制作实物天线并进行实际测量来调整参数和优化天线性能。
数值法使用计算机模拟和数值算法来预测和分析天线性能，例如有限元法、谱域法和时域法等。
半经验法结合实验和数值方法，通过经验公式和优化算法来设计天线。
5.天线应用：天线的应用非常广泛，涵盖了通信、广播、雷达、航天、医疗和科学研究等领域。
在通信领域，天线用于无线电通信、移动通信和卫星通信等。
天线基础知识大全
天线基础知识大全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、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、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；等等分类。
*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1.1 a 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1.1 b 所示，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，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。
1.2 对称振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简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。
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、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子，见图1.2a 。
天线的基础知识
天线的基础知识(2009-05-17 22:14:38)1 天线工作原理及作用是什么？天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。
发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电滋波转换为高频电流。
2 天线有多少种类？天线品种繁多，主要有下列几种分类方式：按用途可分为基地台天线（base station antenna）和移动台天线（mobile portable antennas），还有就是手持对讲机用的天线（handhold transceiver antennas)。
基地电台俗称棒子天线；车载天线俗称苗子；手台天线由于绝大部分是橡胶外皮的因此俗称橡胶天线或橡胶棒儿。
按工作频段可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波。
按其方向可划分为全向和定向天线。
3 如何选择天线？天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在选择天线时必须首先注重其性能。
具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。
选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。
因此，用户在选择天线时最好向厂家联系咨询或在往上对比分析其技术指标。
4 什么是天线的增益？增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。
增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远，一般基地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。
5 什么是电压驻波比？天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波，其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比，它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比小于1.5，在工作频点的电压驻波比小于1.2，电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。
第一章天线基础知识
1 2 Pr I Rr 2 30 2 2 则 Rr f ( , ) sin d d
由
0
0
则方向系数与 辐射电阻之间 的联系为
120 f D Rr
2 max
若要提高天线效率，必须尽可能的减小损耗 电阻和提高辐射电阻。通常，超短波和微波 天线的效率很高，能够接近于1。
半功率点波瓣宽度 （HWFN） ，指主瓣最大 值两边场强等于最大值0.707倍的两辐射方向之 间的夹角，又叫3分贝波束宽度。
副瓣电平，指副瓣最大值与主瓣最大值之比，
一般以分贝表示,
前后比，指主瓣最大值与后瓣最大值之比。
30
（4）方向系数
方向图参数能从一定程度上描述天线方向图的 状态，仅能反映方向图中特定方向的辐射强弱程 度，未能反映全空间的分布状态。
理想点源归一化方向函数：
26
（2）方向图
方向图：将方向函数用曲线描绘出来，称为 方向图，就是与天线等距离处，天线辐射场大 小在空间中的相对分布随方向变化的图形。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐 射方向的平面。
z 电流元
H E H E
r
x
y
方向图立体模型
13
E面方向图
H面方向图
E面直角坐标方向图
H面直角坐标方向图 14
（4）中间区
（1）近区与远区之间，感应场与辐射场 相差不大； （2）电场 Er 和 E 不同相，相差接近90 度且振幅不等，一般在平行于传播方向的 平面内形成一旋转矢量，矢量端点的轨迹 为一椭圆； （3）辐射功率占主导地位。
天线基本知识汇总
天线基本知识汇总天线是无线通信系统的重要组成部分，它负责将电能转换为电磁波，将信号从传输介质（如空气）中发射出去或接收回来。
天线的性能直接影响着无线通信系统的质量和可靠性。
下面是关于天线基本知识的汇总。
1.天线的分类：根据应用领域和工作频率不同，天线可以分为不同的类型，如定向天线、全向天线、扇形天线、微带天线等。
2.天线的工作原理：天线的工作原理基于法拉第电磁感应定律，当电流通过天线时，它会产生一个电磁场，从而形成电磁波。
接收时，电磁波会被天线吸收，然后产生电流。
3.天线的参数：天线的主要参数包括频率范围、阻抗、增益、方向性、辐射效率等。
这些参数决定了天线的性能和适用场景。
4.天线的性能指标：-增益：天线将电能转换为电磁能的能力，通常以分贝（dB）为单位表示。
增益越高，天线的发射和接收距离越远。
-方向性：天线辐射或接收信号的特定方向能力。
定向天线具有较高的方向性，可以减少多径传播和干扰。
-阻抗：天线的输入或输出端口的电阻性质。
与发射端口匹配的阻抗可以最大程度地传递电能，减少反射损耗。
-波束宽度：天线主瓣的角度范围。
较窄的波束宽度意味着更好的方向性和更高的增益。
-辐射效率：天线将输入功率转换为有效辐射功率的能力。
辐射效率高的天线可以更好地实现远距离通信。
5.天线的结构和设计：天线的结构包含一个或多个导体元件，并且根据应用需求进行设计。
常见的天线设计包括垂直极化天线、水平极化天线、天线阵列、圆极化天线等。
6.天线的应用：天线在各种无线通信系统中广泛应用，包括移动通信、卫星通信、无线局域网、雷达、无线电广播等。
7.天线的安装和调整：为了确保天线的性能，需要正确地进行安装和调整。
安装位置和方向的选择对天线的性能和覆盖范围至关重要。
8.天线的特殊设计：根据应用需求，一些特殊设计的天线得到了广泛应用，如室内小型天线、宽带天线、增强型天线等。
9.天线的未来发展：随着无线通信技术的不断发展，天线也在不断创新和改进。
天线设计中的基础知识
天线设计中的基础知识无线通信在现代社会中已经成为了不可或缺的一部分，而天线则是无线通信的核心技术。
天线设计的好坏直接影响着无线通信的质量和稳定性。
本文将介绍天线设计中的基础知识。
一、天线的类型天线的类型很多，不同的天线适用于不同的场合和需求。
根据天线的结构和原理，可以将天线分为以下几类。
1.偶极子天线：偶极子天线是最常见的一种天线，它主要用于无线电通信中，广泛应用于电视天线、拉杆天线等。
2.单极天线：单极天线和偶极子天线极为相似，也称为垂直天线，通常用于低频通信。
3.反射天线：反射天线是一种折射天线，在无线电通信网络中广泛应用，最常见的形式是发射塔、电视塔等类型。
4.全向天线：全向天线适用于需要进行全方位通信的场合，比如无线通信基站。
5.定向天线：定向天线是一种方向性天线，能够集中把无线信号发射到某一方向上，适用于需要进行定向通信的场合。
二、天线的性能指标在天线设计中，要考虑的因素较多，其主要性能指标包括以下几点。
1.增益：天线增益是指天线在某个方向上的信号强度与无指向性原点的同一方向上的信号强度之比。
增益值越大，这个方向上的信号捕捉效果就越好。
2.方向性：天线的方向性指天线在某一个方向上集中发射或接收信号的能力。
3.波束宽度：波束宽度是指天线集中发射或接收信号的范围大小，一般用立体角表示。
波束宽度越小，天线方向性越强。
4.驻波比：当天线在工作频段内的传输中遇到其它阻抗时，会引起信号的反射和干扰，这个指标就是反射能量和传输能量之间的比值，通常用于评价天线性能的优劣。
三、天线设计流程天线的设计流程一般包括如下几个步骤。
1. 定义问题：明确天线设计的应用需求及要达成的目标，进行参数筛选和定义。
2. 选取天线类型：根据实际情况选取合适的天线类型。
3. 设计实现：根据天线类型的特点及要求，进行天线设计。
根据需求制定天线的结构参数以及驱动功率、频率范围和增益等指标，以及阻抗、匹配网络等。
4. 仿真模拟：使用仿真软件模拟天线性能，优化天线设计。
天线知识点总结
天线知识点总结天线是电子设备中最基本的元件之一，它能够将电磁波转换为电信号或者将电信号转换为电磁波，是广泛应用在通讯、雷达、导航、电视等领域的不可或缺的元器件。
本文将简要介绍一些天线的相关知识点。
1. 天线的基础理论 - 反射、辐射以及电磁波的特性天线的工作原理基于电磁波的传播特性及其与天线之间的相互作用。
天线通过反射、辐射等方式将电磁波与电信号进行转换，因此温度、介质、空气湿度等环境因素都会对天线的性能产生影响。
2. 天线的类型 - 主动、被动及扫描式天线天线可以根据其在电路中的位置和作用方式分为主动和被动两种类型。
主动天线通常带有放大器来增加信号强度，而被动天线则不带放大器。
此外，扫描式天线可以通过旋转、摆动等方式改变辐射方向，以实现扫描覆盖目标区域的效果。
3. 天线的指标 - 增益、方向性、VSWR、带宽等天线的性能可由其各种指标来描述，其中增益、方向性、VSWR、带宽等是较为重要的指标。
增益是天线的辐射能力，方向性是天线辐射能力随方向变化的能力，VSWR是天线对来自外部信号反射时的反射率指标，带宽则是天线能够工作的频率范围。
4. 天线的尺寸 - λ/2、λ/4、全波长天线等天线的尺寸与工作频率密切相关，常见的天线长度有λ/2、λ/4、全波长天线等。
λ/2天线通常用于VHF和UHF频段，λ/4天线适用于较低频段，全波长天线则通常用于HF 等较低频段。
5. 天线的应用 - 通讯、雷达、导航、电视等天线在通讯、雷达、导航、电视等领域都有广泛的应用。
不同应用场景对天线的要求不同，例如通讯领域需要天线具有良好的增益和方向性，而雷达和导航领域则需要具有较高的扫描速度和快速响应能力。
6. 天线的制作和测试 - PCB天线、红外按摩仪等天线的制作和测试涉及到复杂的技术和设备，常用的制作方法包括PCB天线、红外按摩仪等。
测试方法则通常包括VSWR测试、增益测试、方向性测试等。
7. 天线的未来发展趋势 - 新材料、智能化、多功能化等随着技术的不断进步，未来天线的发展趋势将会趋向于新材料、智能化、多功能化等方向。
天线的基本知识
天线的基本知识天线是无线通信中的重要组成部分，其作用是将电信号转换为电磁波进行传输或接收。
天线是无线通信系统中的关键元件，其性能直接影响到通信质量和距离等因素。
下面将介绍天线的基本知识。
一、天线的定义和作用天线是一种用于发射或接收电磁波的装置。
在无线通信中，天线的作用是将电信号转换为电磁波发射出去，或者将接收到的电磁波转换为电信号进行处理。
天线在无线通信系统中起着桥梁的作用，连接着发射机和接收机之间的电信号与电磁波之间的转换。
二、天线的基本原理天线的工作原理是基于电磁学的知识。
当电流通过天线时，会在天线附近产生电磁场。
这个电磁场会随着电流的变化而产生变化，从而形成电磁波并辐射出去。
当接收到的电磁波通过天线时，会在天线上感应出电流，从而实现电磁波到电信号的转换。
三、天线的结构和类型天线的结构形式多种多样，常见的有单极天线、双极天线、方向天线、全向天线等。
单极天线是指由一个导体构成的天线，常见的有垂直天线和水平天线。
双极天线是由两个导体构成的天线，常见的有偶极子天线和环形天线。
方向天线是指天线辐射或接收信号的主要方向是有限的，适用于需要指向性传输的场景。
全向天线是指天线辐射或接收信号的主要方向是全方向的，适用于需要全向传输的场景。
四、天线的性能指标天线的性能指标主要包括增益、方向性、频率响应、波束宽度、驻波比等。
增益是指天线在某个方向上辐射或接收信号的能力，是衡量天线性能好坏的重要指标。
方向性是指天线在某个方向上辐射或接收信号的能力相对于其他方向的能力。
频率响应是指天线在不同频率上的辐射或接收信号的能力。
波束宽度是指天线主瓣辐射功率下降到峰值功率的一半所对应的角度范围。
驻波比是指天线输入端的驻波比，用来衡量天线和传输线之间的匹配程度。
五、天线的应用领域天线广泛应用于无线通信、卫星通信、雷达、无线电广播、电视、导航系统等领域。
在无线通信中，天线是移动通信、无线局域网等系统中的重要组成部分，直接影响通信质量和距离。
天线基础知识
。这种同一天线收发参数相同的性质被称为天线的收发互易性
，它可以用电磁场理论中的互易定理予以证明。
• 1.2.2 有效接收面积 ;
•
有效接收面积(Effective Aperture)是衡量接收天线接收
无线电波能力的重要指标。接收天线的有效接收面积的定义为
：当天线以最大接收方向对准来波方向进行接收时，并且天线
化，若符合左手螺旋，则为左旋圆极化。
•
图6显示了某一时刻，以+z轴为传播方向的x方向线极化
的场强矢量线在空间的分布图。图7和图8显示了某一时刻，以
+z轴为传播方向的右、左旋圆极化的场强矢量线在空间的分布
图。要注意到，固定时间的场强矢量线在空间的分布旋向与固
定位置的场强矢量线随时间的旋向相反。椭圆极化的旋向定义
20
20. 5
主轴
图5 天线方向图的一般形状
•
(2)半功率点波瓣宽度（HalfPower Beam Width, HPBW
）2θ0.5E或2θ0.5H:指主瓣最大值两边场强等于最大值的0.707倍 （或等于最大功率密度的一半）的两辐射方向之间的夹角，又
叫3分贝波束宽度。如果天线的方向图只有一个强的主瓣，其它
第1章 天线基础知识
• 1.1 天线的电参数 • 1.2 天线辐射基础 • 1.3 常见天线分类 • 1.4 阵列天线 • 1.5 智能天线
1.1 发射天线的电参数
•
描述天线工作特性的参数称为天线电参数(Basic Antenna
Parameters)，又称电指标。它们是定量衡量天线性能的尺度。我
，与传输线之间存在阻抗匹配问题。天线与传输线的连接处称
为天线的输入端，天线输入端呈现的阻抗值定义为天线的输入 阻抗(Input Resistance)，即天线的输入阻抗Zin为天线的输入端 电压与电流之比：
天线基础知识
目录天线 (1)一、天线理论知识 (1)二、天线的选择原则 (18)三、常用天线的分类 (23)天线一、天线理论知识天线是将射频信号转化为无线信号的关键器件，其质量的优良和是否合理使用对无线通信工程的成败起到重要作用。
所以我们必须全面了解天线。
1、天线的方位图：天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐射电磁波的能力。
反之，作为接收天线的方向性表示了它接收不同方向来的电磁波的能力。
天线方向图的定义：天线辐射的电磁场在一定距离上随空间角坐标分布的图形。
由于电磁场的矢量特征包含了幅度、相位、极化方向等信息，因此，对应有：幅度方向图、相位方向图。
而电磁场的幅度可用场强和功率密度表示，所以，幅度方向图又分为场强方向图和功率方向图。
除非特殊说明，在一般情况下，通常天线方向图指的是功率方向图，幅度以dB为单位。
根据定义，天线的方向图是三维立体图，但实际获得完整的三维方向图是非常困难的。
通常根据天线的结构特点，选择两个或多个特征面测得该平面内的二维方向图如：E面方向图：通过最大辐射方向并与电场矢量平行的平面；水平面方向图（Horizontal）：是指与地面平行的平面内的方向图；垂直面方向图（Vertical）：是指与地面垂直的平面内的方向图。
当天线为垂直极化时，H面近似为水平面，E面近似为垂直面，如果天线为水平极化则情况正好相反。
E面图和H面图只是描述了天线的功率密度的分布情况，但不能定量的反映天线的主要特征。
为了更好的描述天线的方向图，常使用半功率波束宽度、副瓣电平、前后比、第一上副瓣抑制、第一下零点填充等都是描述方向图特征的指标。
2、波瓣：零功率点波瓣宽度：主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。
半功率点波瓣宽度：在E面或H面的等距线上，主瓣最大值两边场强等于最大场强的0.707倍（或一半功率密度）的两辐射方向之间的夹角。
副瓣电平：在E面或H面的等距线上，副瓣最大值与主瓣最大值之比，通常用dB表示。
天线基本知识
天线的方向图
上旁瓣
主瓣
后瓣
下部零陷
波瓣宽度
主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣 宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向 性越好，抗干扰能力越强。
3dB 波束宽度
10dB 波束宽度
- 3dB点
- 10dB点
60° (eg)
峰值 - 3dB点
120° (eg)
峰值
- 10dB点
对无线通信系统也同样是这样。再先进的基站通信设 备，没有好的天线，也无法发挥优良的性能。可见天线是 无线通信系统的重要组成部分。
天线的作用
将传输线中的高频电磁能量转成为自由空间的电磁波 ，或反之将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电 磁能。因此，要了解天线的特性就必然需要了解自由空间 中的电磁波及高频传输线的一些相关的知识。
按照频带宽度的不同，可以把天线分为窄频带天线、宽频带天线和 超宽频带天线
简单的线天线
在LF~UHF频段广泛应用线天线， 在UHF高端及微波波段主要应用面天线 。线天线的形式有很多，如双极天线 、鞭状天线、引向天线等
在通信中，常使用水平天线。水平架设的天线的优点有： 1.假设和馈电方便 2.地面电导率对水平天线方向性的影响较垂直天线小 3.可减小干扰对接收的影响。因为水平对称辐射水平极化波，而工 业干扰大多为垂直极化波，故可减少干扰对接收的影响。
GSmax
Ema2x
S0 PinPin0
E0 PinPin0
式中 Pin、Pin0分别为实际和向 理天 想线 无的 方输入功 理想无方向天增 线益 本系 身 1数 . 的为
天线的极化
天线的极化是指该天线在给定方向上远区 辐射电场的空间取向。一般而言，特指为该天 线在最大辐射方向上的电场的空间取向。实际 上，天线的极化随着偏离最大辐射方向而改变， 天线不同辐射方向可以有不同的极化。
最全的天线知识 - 带你了解天线的特性..
带你了解天线的特性今天给大家介绍一下天线方面的基本知识，使大家对天线有初步的了解。
下面先来了解几个概念。
共振：任何天线都谐振在一定的频率上，我们要接收哪个频率的信号，就希望天线谐振在那个频率上。
天线谐振是对天线最基本的要求，要不然，就没那么多讲究了，随便扔根线出去不也是天线嘛。
天线的谐振问题涉及到的主要数据是波长及其四分之一。
计算波长的公式很简单，300/f。
其中f的单位是MHz，而得到的结果的单位是米。
1/4波长是称作基本振子，如偶极天线是一对基本振子，垂直天线是一根基本振子。
不过天线中的振子的长度并不正好是1/4波长，因为电波在导线中行进的速度与在真空中的不同，一般都要短一些，所以有一个缩短因子。
这个因子取决于材料。
带宽：这也是一个重要但容易被忽略的问题。
天线是有一定带宽的，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。
我们当然希望一付天线的带宽能覆盖一定的范围，最好是我们所收听的整个FM广播波段。
要不然换个台还要换天线或者调天线也太麻烦了。
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，带宽越窄。
阻抗：天线可以看做是一个谐振回路。
一个谐振回路当然有其阻抗。
我们对阻抗的要求就是匹配：和天线相连的电路必须有与天线一样的阻抗。
和天线相连的是馈线，馈线的阻抗是确定的，所以我们希望天线的阻抗和馈线一样。
一般生产的馈线，主要是300欧姆、75欧姆和50欧姆三种阻抗，国外过去还有450欧姆和600欧姆阻抗的馈线。
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，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。
平衡：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。
天线基本知识概要
天线基本知识第一讲天线基本知识1.1 天线的作用与地位增益越高.对于一般天线,可用下式估算其增益:G( dBi ) = 10 Lg { 32000 / ( 2θ3dB,E ×2θ3dB,H )}式中, 2θ3dB,E 与 2θ3dB,H 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.2) 对于抛物面天线,可用下式近似计算其增益:G( dB i ) = 10 Lg { 4.5 × ( D / λ0 )2}式中, D 为抛物面直径;λ0 为中心工作波长;4.5 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G( dBi ) = 10 Lg { 2 L / λ0 }式中, L 为天线长度;λ0 为中心工作波长;1.3.7 上旁瓣抑制对于基站天线,人们常常要求它的垂直面(即俯仰面)方向图中,主瓣上方第一旁瓣尽可能弱一些.这就是所谓的上旁瓣抑制 .基站的服务对象是地面上的移动电话用户,指向天空的辐射是毫无意义的.1.3.8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.1.4 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:电场的方向就是天线极化方向.一般使用的天线为单极化的.下图示出了两种基本的单极化的情况:垂直极化---是最常用的;水平极化---也是要被用到的.1.4.1 双极化天线下图示出了另两种单极化的情况:+45° 极化与 -45° 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. 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,就构成了一种新的天线---双极化天线.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. 双极化天线辐射(或接收)两个极化在空间相互正交(垂直)的波.1.4.2 极化损失垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收,水平极化波要用具有水平极化特性的天线来接收.右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接收,而左旋圆极化波要用具有左旋圆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,接收到的信号都会变小,也就是说,发生极化损失.例如:当用+ 45° 极化天线接收垂直极化或水平极化波时,或者,当用垂直极化天线接收+45° 极化或 -45°极化波时,等等情况下,都要产生极化损失.用圆极化天线接收任一线极化波,或者,用线极化天线接收任一圆极化波,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. 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,或用右旋圆极化的接收天线接收左旋圆极化的来波时,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.1.4.3极化隔离理想的极化完全隔离是没有的.馈送到一种极化的天线中去的信号多少总会有那么一点点在另外一种极化的天线中出现.例如下图所示的双极化天线中,设输入垂直极化天线的功率为10W,结果在水平极化天线的输出端测得的输出功率为10mW.1.5 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. 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。
天线的基础知识
天线基础知识天线：就是有效的发射和接受电磁波的装置。
天线是任何无线电系统中的基本组成部分，天线的作用是将发射机输出的高频电流能量（导波）转换成电磁波辐射出去，或将空间电磁波信号转换成高频电流能量送给接收机。
天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。
天线的分类：按用途分，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分，可分为全向天线、定向天线等；按外形分，可分为线状天线、面状天线、笼型天线等。
1.导线上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a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b所示，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，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。
a b2.最简单的天线——对称振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独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。
中间馈电，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、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子, 见图a 。
另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，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, 见图b 。
a b3.天线的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，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。
天线的方向性就是指将大部分能量朝所需的方向辐射。
天线的方向图就是与天线等距离处，天线辐射场大小在空间中的相对分布随方向变化的图形。
天线基本知识
天线基本知识6.1 天线6.1.1 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、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；等等分类。
6.1.2 对称振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简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。
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、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子, 见图1.2 a 。
另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，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, 见图1.2 b 。
6.1.3 天线方向性的讨论1 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，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。
垂直放臵的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图（图1.3.1 a）。
立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，图1.3.1 b 与图1.3.1 c 给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。
从图1.3.1 b 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1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。
天线基本知识
半波对称振子的增益为G = 0 dBd （因为是自己跟自己比，比值为1，取对数 得零值。） ； 垂直四元阵，其增益约为G = 8.15 – 2.15 = 6 dBd .
图1.3.1 a 立体方向图
图1.3.1 b 垂直面方向图
图1.3.1 c 水平面方向图
天线的基本知识
1.3.2 天线方向性增强
若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈” ，把信号 进一步集中到在水平面方向上。
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立体方向 图和垂直面方向图。
E
+45° 极化
-45° 极化
天线的基本知识
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 线有两个接头。
双极化天线辐射（或接收）两个极化在空间相互正交（垂直）的波。
V/H（垂直/水平）型 双 极 化
+ 45° / -45° 型 双 极 化
天线的基本知识
1.4.2 极化损失
2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益： G（ dB i ） = 10 Lg { 4.5 × （ D / λ0 ）2}
式中， D 为抛物面直径； λ0 为中心工作波长； 4.5 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 G（ dBi ） = 10 Lg { 2 L / λ0 }
式中， L 为天线长度； λ0 为中心工作波长；
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天线
(顶视)
“全向阵” 例如在接收机中为4mW功率
“扇形覆盖天线 ” 将在接收机中有8mW功率
在我们的“扇形覆盖天线”中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益。 这里, “扇形覆盖天线” 与单个对称振子相比的增益为10log(8mW/1mW) = 9dBd
3.6 dBd 和 dBi的区别
一个单一对称振子具有面包 圈形的方向图辐射
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。
1.6 (极化)隔离
隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种极 化中出现的比例
在这种情况下的隔离为 10log(1000mW/1mW) = 30dB
1000mW (即1W)
1mW
2
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
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。
电磁波的传播
振 子
磁场
电场 电场 电பைடு நூலகம்传输方向
磁场 电场
无线电波的波长、频率和传播速度的关系
可用式 λ ＝Ｖ/ｆ 表示。 式中，Ｖ为速度，单位为米/秒；ｆ 为频率，单位为赫芝； λ 为波长，单位为米。 由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒 质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。 我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对介 电常数ε 约为2.1，因此，Ｖε ≈Ｃ/1.44 ，λ ε ≈λ /1.44 。
天线知识
哈尔滨工业大学
•
陈光杰（存阅）
天线
一 移动基站天线的有关概念
1、无线电波的基本知识 2、超短波的传播
3、天线辐射电磁波的基本原理
4、关于传输线的几个基本概念 5、典型的移动基站天线技术指标综述 6、通信距离方程
１
１．１
无线电波的基本知识
无线电波 什么叫无线电波？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。
3dB 波束宽度 - 3dB点 峰值 - 3dB点 120° (eg)
方位即水平面方向图
10dB 波束宽度 - 10dB点 峰值
60° (eg)
- 10dB点
Peak - 3dB
15° (eg) Peak Peak - 3dB 32° (eg)
Peak - 10dB
Peak Peak - 10dB
俯仰面即垂直面方向图
无线电波有点象一个池塘上的波纹，在传播时波会减弱。
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＝３００００ ０公里／秒表示。在媒质中的传播速度为：Ｖε `＝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。
电波除了直接传播外，遇到障碍物，例如，山丘、 森林、地面或楼房等高大建筑物，还会产生反射。因此， 到达接收天线的超短波不仅有直射波，还有反射波，这 种现象就叫多径传输。 由于多途径传播使得信号场强分布相当复杂，波动 很大；也由于多径传输的影响，会使电波的极化方向发 生变化，因此，有的地方信号场强增强，有的地方信号 场强减弱。另外，不同的障碍物对电波的反射能力也不 同。例如：钢筋水泥建筑物对超短波的反射能力比砖墙 强。我们应尽量避免多径传输效应的影响。同时可采取 空间分集或极化分集的措施加以对应。
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。 2.1 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。
是说，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，架设天线选择基站场地时，必须按上述原则来考虑对
绕射传播可能产生的各种不利因素，并努力加以避免。
3
天线辐射电磁波的基本原理
导线载有交变电流时，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.如果导线位置如由于两
一个各向同性的辐射器在所 有方向具有相同的辐射
2.17dB
一个天线与对称振子相比较的增益 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 例如: 3dBd = 5.17dBi
对称振子的增益为2.17dB
3.7 前后比
方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。它大，天线 定向接收性能就好。基本半波振子天线的前后比为１，所以对来 自振子前后的相同信号电波具有相同的接收能力。
直视距离和发射天线以及接收天线的高度有关系，并受到地 球曲率半径的影响。由简单的几何关系式可知 AB＝3.57(√HT+√HR)(公里) 由于大气层对超短波的折射作用，有效传播直视距离为 AB＝4.12 (√HT+√HR)(公里)
A 发射天线高HT
RT
O'
RR
B 接收天线高HR
2.2
电波的多径传播
一般说来，天线的主瓣波束宽度越窄，天线增益 越高。当旁瓣电平及前后比正常的情况下，可用下式近 似表示
32000 G dBi 10 log 2 0.5 E 2 0.5 H
反射面天线，则由于有效照射效率因素的影响，故
无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的 频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能 输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将 减小，据此可定义天线的频率带宽。
有几种不同的定义：
一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度； 一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。 在移动通信系统中是按后一种定义的，具体的说， 就是当天线的输入驻波比≤1.5时，天线的工作带宽。
3.5 天线的功能: 控制辐射能量的去向
一个单一的对称振子具有“面包圈” 形的方向图
顶视
侧视
在地平面上，为了把信号集中到所需要的地 方，要求把“面包圈” 压成扁平的
对称振子组阵能够控制辐射能构成“扁平的面包圈”
一个对称台振子
假设在接收机中有1mW功率
在阵中有4个对称振子
在接收机中就有4 mW功率
方向图旁瓣显示
上旁瓣抑制
下旁瓣抑制
全向天线增益与垂直波瓣宽度
9dBd全向天线
板状天线增益与水平波瓣宽度
半功率波瓣宽度
半波振子 360 以半波振子 为参考的增益
0dBd
带反射板的半波振子
180
3dBd
带反射板的两个半波振子
90
6dBd
理论辐射图
天线增益与方向图半功率波瓣宽度的关系 3.9 天线增益与方向图的关系
后向功率 以dB表示的前后比 = 10 log
(前向功率) (反向功率)
前向功率
典型值为 25dB 左右
目的是有一个尽可能小的反向功率
3.8 波束宽度
在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣 ，其余的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图 的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越 好，抗干扰能力越强。
1.5 极化损失
在接收过程中通常都要产生极化损失，例如：当用圆极 化天线接收任一线极化波，或用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
当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，
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
波长
１.２ 无线电波的极化
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。
1.3 天线的极化
天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向
乎不受影响，但在距建筑物１００米处，接收信号场强将比无高搂时明显减弱。这时，如果接收 的是２１６～２２３兆赫的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱１６分贝，当接收６７０兆 赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱２０分贝。如果建筑物的高度增加到５０米时， 则在距建筑物１０００米以内，接收信号的场强都将受到影响，因而有不同程度的减弱。也就
导线的距离很近，且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很 微弱。如果将两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产 生的感应电动势方向相同，因而辐射较强。当导线的长度ｌ远小于波长时， 导线的电流很小，辐射很微弱.
当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流 就大大增加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著 辐射的直导线称为振子。
当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降 在天线工作频带内,天线性能下降不多,仍然是可以接受的。
在 850MHz 1/2 波长振子 最佳
在 820 MHz
在 890 MHz 天线振子
在 820 MHz 1/2 波长 为~ 180mm, 在890 MHz 为~ 170mm 175mm对~ 850MHz 将是最佳的 该天线的频带宽度 = 890 - 820 = 70MHz
天线可视为一个四端网络
同轴线变化为天线
3.1 对称振子
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。全长与波长相等的振子，称为全波对称振子。将振子折合 起来的，称为折合振子。
波长
1/4波长
1/2波长 1/4波长 1/2波长 一个1/2波长的对称振子 在 800MHz 约 200mm长 400MHz 约 400mm 长 振子