天线的基本参数
天线参数的度量单位
天线参数的度量单位天线参数是描述天线性能的指标，包括增益、方向性、频率响应等。
这些参数通常以特定的单位进行度量，以便对天线进行准确的评估和比较。
下面将介绍几个常用的天线参数及其度量单位。
一、增益(Gain)增益是衡量天线辐射电磁波能力的重要参数，它表示天线相对于理想点源天线的辐射能力。
增益是以分贝(dB)为单位进行度量，通常用dBi表示。
例如，一个天线的增益为3dBi，意味着它相对于一个理想点源天线具有3dB的辐射能力。
二、方向性(Directivity)方向性是指天线在特定方向上辐射或接收信号的能力，它描述了天线辐射或接收模式的空间分布。
方向性通常用无量纲的方向图来表示，其中最大增益处对应的方向被定义为主瓣方向。
方向性也可以用分贝(dB)来度量，称为定向性因子。
例如，一个天线的定向性因子为10dB，表示它在主瓣方向上的增益是无方向性天线的10倍。
三、频率响应(Frequency Response)频率响应是指天线在不同频率下的辐射或接收能力。
它通常用功率或电压的响应值来表示，单位可以是瓦特(W)或伏特(V)。
例如，一个天线的频率响应为100W，表示它在特定频率下的辐射功率为100瓦特。
四、驻波比(VSWR)驻波比是评估天线匹配性能的重要指标，它表示天线输入端的驻波功率与匹配负载时的最小功率之比。
驻波比是无量纲的，通常用比值表示。
例如，一个天线的驻波比为1.5:1，表示驻波功率是匹配负载时最小功率的1.5倍。
五、极化(Polarization)极化是指电磁波的电场矢量相对于地面的方向。
常见的极化方式有水平极化、垂直极化等。
极化通常用线性极化度量，单位可以是分贝(dB)或无量纲的极化度。
例如，一个天线的极化度为20dB，表示它的极化效果比无极化天线好20dB。
天线参数的度量单位包括分贝(dB)、瓦特(W)、伏特(V)等。
这些参数和单位的准确描述和度量，有助于科学家、工程师和无线通信领域的专业人士对天线性能进行准确的评估和优化。
天线的基本参数
6.5 天线的基本参数自强●弘毅●求是●拓新（1）天线的基本参数电偶极子、小电流圆环和半波振子天线辐射场具有共 同的基本特性。
对于一般的天线，无论其结构如何复 杂，它们都有与电偶极子相类似的辐射场结构，即：电偶 极子E ˆ1 0 2 0I0L1 sin jexp jkr r任意 天线＝ 极化·幅度·电流·结构·距离·方向性·相位（1）天线的基本参数其中 极化因子：表示天线辐射场的偏振方向 幅度因子：表示辐射场的常数因子 电流：为馈电点的电流幅度，与发射功率相联系 结构因子：天线体空间几何结构 距离因子：是指天线相位中心点到场点的距离， 表征球面波能量的扩散 方向因子：表示天线辐射场的空间分布的特性 相位因子：表示天线与场点之间的相位差（2）天线的方向性函数天线在空间辐射电磁波具有方向特性，在某些方向上辐射能力强，而在另外一些方向上，辐射能力弱。
利用天线的这一特点实现电磁波信号的定向传输。
天线的方向性函数D 定义为：单位立体角辐射功率与单位立体角平均辐射功率之比。
PdP4πdΩdP S ( , )r 2 d d sin dd（2）天线的方向性函数D , dP PdΩ 4π4πS , r 2 S , r 2sindd4πF 2 , F 2 , sinddF 2 , ss归一化的方向性图表征天线在空间不同方向上辐射电磁能量强弱程度方向性系数F4π2 , sindds方向性系数是天线在空间辐射电磁波能量最强的方向在单 位立体角所辐射电磁波能量与单位立体角平均辐射电磁波 能量之比 .（3）天线的增益函数对理想天线，输入功率也等于天线的辐射功率。
但在实际工程应用上，输入能量并不完全被天线辐射出去，真正用于电磁波辐射的能量是输入功率的一部分。
如果天线的效率为 ，天线辐射的功率为 P Pin ，天线的增益函数G定义为G , dP Pind 4π D , F2 , Pin是输入功率D P dP / d Pin P / 4（3）天线的增益函数天线输入功率不完全被辐射的主要原因有：① 天线阻抗与发射机不匹配，导致电磁波被反射回 发射机； ② 部分变为天线近场的电磁能量； ③ 部分被天线体的非理想导体而热耗散；P辐射电磁波总功率 Pin 发射机输入总功率 （4）波束宽度波束宽度天线的方向性图呈现许多 花瓣形状，一般由主波束和 若干个副波束组成。
天线原理与设计—第一章天线参数
1.2 天线主要的特性参数
圆极化和椭圆极化
对于两个相互垂直的线极化波，当他们幅度相同 相位相差 90°是形成圆极化波，当他们幅度不同 的时候，则形成椭圆极化波。他们根据旋转方向 不同，又分为左旋和右旋。
1.2 天线主要的特性参数
天线的极化
• 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。 • 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。
辐射近场区的场以辐射场为主，但场随空间角度的分 布会随 R 的变化而变化，场的径向分量也有可能较大。 这一区域的范围一般定义为 （D > ）。 当天线的尺寸与波长相比很小时，这一区域可能不存 在。对于聚焦于无穷处的天线，这一区域也称为菲涅 耳(Fresnel)区。 远场区则是我们最关心的区域，我们的测量几乎都必 须在这个区域内进行。
1.1 空间源产生的场
L=lambda/2
L=3*lambda/2
1.1 空间源产生的场
一般根据R的变化可以将空间分为感应近场区、辐射近 场 区 （ 菲 涅 耳 区 Fresnel ） 和 远 场 区 （ 夫 琅 和 费 Fraunhofer）三个区，如图所示。
1.1 空间源产生的场
感应近场区的场主要是感应场，其外边界一般定义 为 ，其中，D为天线的最大尺寸，为 工作波长。如果天线是非常短的偶极天线，其外边界 定义为 。。
1.2 天线主要的特性参数
主瓣宽度
场强从主瓣最大值下降到最大值的0.707倍或功率从 主瓣的功率最大值下降到主瓣功率最大值一半时两 点之间的角度 主瓣宽度通常指方向 图某个截面内的主瓣 宽度。如果天线方向 图不是旋转对称的 ， 则各个截面内的主瓣 宽度不等。一般情况 下主要考虑 E 面和 H 面 内的主瓣宽度。
lte天线参数 标准
LTE天线参数的标准包括以下几个方面：
1. 增益：增益是衡量天线辐射能力的重要指标。
在LTE系统中，通常要求天线具有较高的增益，以保证信号的覆盖范围和接收质量。
2. 波束宽度：波束宽度表示天线向不同方向辐射电磁波的能力。
在LTE系统中，通常要求天线具有较窄的波束宽度，以便更好地控制信号的传播方向和覆盖范围。
3. 极化：极化是指天线发送的电磁波的振动方向。
在LTE系统中，通常要求天线具有水平极化或垂直极化，以适应不同场景的需求。
4. 阻抗：阻抗是衡量天线与馈线之间匹配程度的重要指标。
在LTE系统中，通常要求天线具有50欧姆的阻抗，以确保信号传输的稳定性和效率。
需要注意的是，不同的LTE频段和不同的天线类型可能有不同的天线参数标准。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的天线参数标准。
天线的几个重要参数介绍
一、天线的几个重要参数介绍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。
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。
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。
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。
双极化天线组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天线数量；同时由于±45°为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果。
卫星天线参数
卫星天线参数
卫星天线的参数包括以下几个方面：
1. 频率范围：指天线可以接收和发送的频率范围。
不同类型的卫星通信系统有不同的频率要求。
2. 增益：指天线在某个方向上的辐射功率相对于理想点源的辐射功率的增加倍数。
增益决定了卫星天线的接收和发送能力。
3. 馈电方式：常见的馈电方式有两种，一种是直馈方式，即天线与卫星通信设备直接相连；另一种是通过馈电系统进行传输，输出信号再经过馈电系统进入卫星通信设备。
4. 极化方式：指天线在信号传输中，电磁波的振动方向和
传播方向之间的关系。
常见的极化方式有水平极化、垂直
极化、圆极化等。
5. 天线类型：根据天线的结构和功能，可以分为平板天线、抛物面天线、喇叭天线、Horn天线等多种类型。
6. 天线尺寸：指天线的物理尺寸，包括直径、长度、宽度等。
天线尺寸的选择与实际应用场景和需求有关。
7. 通信覆盖范围：指卫星天线能够覆盖的区域范围，通常
由天线的波束和天线指向控制系统决定。
以上是一些常见的卫星天线参数，具体的参数会根据不同
的卫星通信系统和应用场景有所不同。
天线的五个基本参数
天线的五个基本参数
1 关于天线的五个基本参数
天线作为无线通讯的核心技术受到各路观众的广泛关注，五个主
要的 parametric 参数是天线特性的重要参考指标，包括增益、驻波比、半功率角、垂直波束宽度和水平波束宽度。
1 增益
增益(也被称为功率增益)是衡量天线收发能力的重要性能指标，
多用来衡量天线的信号增益真实性，一般越大表示接收和发射信号能
力越强。
一个常见单位是dBi，它是相对于理想天线的增益。
2 驻波比
驻波比是衡量天线稳定性的重要指标，表示通过某一频率的有功
功率与负载的比例，驻波比越高，表示天线稳定性越强。
3 半功率角
半功率角是衡量天线波束宽度的重要指标，是指在半功率容量点
(3dB点)处，天线发出和接收能量线与光轴之间夹角，这个角度越小，表示天线空间分布越集中，优度越高。
4 垂直波束宽度
垂直波束宽度是指一条水平线上，从天线输出的重要能量路径两
头向垂直方向投射的角度。
它受到天线结构的影响很大，我们一般认
为越窄的波束宽度，表示发射的范围越窄，表示天线的利用效率越高。
5 水平波束宽度
水平波束宽度是指一条垂直线上，从天线输出的重要能量路径两头向水平方向投射的角度，是衡量天线射向性的重要指标。
天线的水平波束宽度越窄，表示波束能量线对水平方向的散射越少，传输效率越高。
总之，增益、驻波比、半功率角、垂直波束宽度和水平波束宽度都是专业从事无线通信设计必备的参数，这五个参数从不同的角度反映了天线的性能，所有的参数都应该按照项目特点来进行综合评估。
天线的基本参数
1.1天线的基本参数从左侧的传输线的角度看，天线是一个阻抗（impedance）为Z的2终端电路单元（2-terminal circuit element），其中Z包含的电阻部分（resistive component）被称为辐射电阻（radiation resistance，R r）；从右侧的自由空间角度来看，天线的特征可以用辐射方向图（radiation pattern）或者包含场量的方向图。
R r不等于天线材料自己的电阻，而是天线、天线所处的环境（比如温度）和天线终端的综合结果。
影响辐射电阻R r的还包括天线温度（antenna temperature，T A）。
对于无损天线来说，天线温度T A和天线材料本身的温度一点都没有关系，而是与自由空间的温度有关。
确切地说，天线温度与其说是天线的固有属性，还不如说是一个取决于天线“看到”的区域的参数。
从这个角度看，一个接收天线可以被视作能遥感测温设备。
辐射电阻R r和天线温度T A都是标量。
另一方面，辐射方向图包括场变量或者功率变量（功率变量与场变量的平方成正比），这两个变量都是球体坐标θ和Φ的函数。
1.2天线的方向性（D，Directivity）和增益（G，Gain）D=4π/ΩA，其中ΩA是总波束范围（或者波束立体角）。
ΩA由主瓣范围（立体角）ΩM+副瓣范围（立体角）Ωm。
如果是各向同性的（isotropic）天线，则ΩA=4π，因此D=1。
各向同性天线具有最低的方向性，所有实际的天线的方向性都大于1。
如果一个天线只对上半空间辐射，则其波束范围ΩA=2π，因此D=4π/2π=2=3.01dBi。
简单短偶极子具有波束范围ΩA=2.67πsr，和定向性D=1.5（1.76dBi）。
如果一个天线的主瓣在θ平面和Φ平面的半功率波束宽度HPBW都是20度，则D=4πsr/ΩA sr=41000 deg2/(20 deg)*(20 deg) ≈103≈20dBi(dB over isotropic)。
天线基本参数说明
天线有五个基本参数：方向性系数、天线效率、增益系数、辐射电阻和天线有效高度。
这些参数是衡量天线质量好坏的重要指标。
【天线的方向性】是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。
它的这种能力可采用方向图，方向图主瓣的宽度，方向性系数等参数进行描述。
所以方向性是衡量天线优劣的重要因素之一。
天线有了方向性，就能在某种程度上相当于提高发射机或接收机的效率，并使之具有一定的保密性和抗干扰性。
【方向性图】方向性图是表示天线方向性的特性曲线，即天线在各个方向上所具有的发射或接收电磁波能力的图形。
实用天线处在三度几何空间中，所以，它的方向性图应该是个立体图。
在这个立体图中，由于所取的截面不同而有不同的方向性图。
最常用的是水平面内的方向性图（即和大地平行的平面内的方向性图）和垂直面内的方向性图（即垂直于大地的平面内的方向性图）。
有的专业书籍上也称赤道面方向性图或子午面方向性图。
【波瓣宽度】有时也称波束宽度。
系指方向性图的主瓣宽度。
一般是指半功率波瓣宽度。
当L/λ数值不同时，其波瓣宽度也不同。
L/λ比值增加时，方向图越尖锐，但当（L/λ）＞0.5时，除了与振子轴垂直的方向有最大的主瓣外，还可能出现付瓣。
因此，波瓣宽度越小，其方向性越强，保密性也强，干扰邻台的可能性小。
所以，对于超短波，微波等所用的天线，登记主瓣宽度这一指标，是十分重要的。
【方向性系数】方向性系数是用来表示天线向某一个方向集中辐射电磁波程度（即方向性图的尖锐程度）的一个参数。
为了确定定向天线的方向性系数，通常以理想的非定向天线作为比较的标准。
任一定向天线的方向性系数是指在接收点产生相等电场强度的条件下，非定向天线的总辐射功率对该定向天线的总辐射功率之比。
按照上面的定义，由于定向天线在各个方向上的辐射强度不等，故天线的方向性系数也随着观察点的位置而不同，在辐射电场最大的方向，方向性系数也最大。
通常如果不特别指出，就以最大辐射方向的方向性系数作为定向天线的方向性系数。
天线的基本参数
天线的基本参数
天线作为一种对信号起到聚集作用的装置，它被广泛应用于无线电、广播、通信和测量系统中。
它是一个把引线变成发射和接收信号的介质。
天线具有几个基本参数，包括频率、增益、振幅接收和发射特性、工作频率、型号等等，它们在诊断、安装和调节天线系统中有重要作用。
首先，天线的频率是指它可以接收或发射信号的最低频率和最高频率。
天线的频率一般在数千赫兹和数万赫兹之间测量。
信号被发射或接收的频率越低，天线就需要越长。
其次，天线的增益是指它调制输出的能量除以被发射信号的能量的比率，天线的增益可以用瓦特表示。
天线的增益越大，接收的能量越大，使用的幅度越小。
振幅接收特性反映了接收信号的各个方向上的信号强度。
它指明了各个方向上的能量分布情况，也可以用来衡量接收信号的容量。
发射特性也可以用振幅表示。
发射特性指明了发射信号的容量以及如何从发射端发出信号以及如何到达接收端。
另外，工作频率是指天线可以正确工作的频率范围。
它也可以用来表示天线的极限频率限制。
最后，天线的型号是指它的几何结构和尺寸。
这些有助于调节天线的特性和功能。
总之，天线的基本参数对于诊断、安装和调节天线系统都是很重要的。
对于任何安装、调节和使用天线的操作，都要熟悉其基本参数，
以便更好地进行工作。
天线原理天线基本参数
➢1. 半功率波瓣宽度（Half-power Beamwidth） 半功率波瓣宽度又称主瓣宽度或3dB波瓣宽度，是指
主瓣最大值两边场强等于最大值的0.707倍（最大功率密 度下降一半）的两辐射方向之间的夹角，通常用20.5表示。
➢主况为22瓣下20.θ表零主宽，0示.功瓣度天5E。和率最又线2波大称的θ瓣值E为0面.宽两半5H和度边功。H（两面率F个方波ir零向束st 辐图宽Nu射的度ll 方主或Be向瓣3adm之宽B波w间度i束d的不t宽h夹等）度角，。，可一通分般常别情用记
面，此面上0，方向函数为 FEsin。而H面为XOY 平面，此面上 2，方向函数为FH1。
西安电子科技大学
第三章 天线基本参数
§ 3.3 方向图参数
实际天线或者阵 列天线的方向图比较 复杂，通常有多个波 瓣，包括主瓣（主波 束）、多个副瓣（旁 瓣）和后瓣（尾瓣）， 如图所示。
西安电子科技大学
第三章 天线基本参数
A 0 与方向无关的常数
f(,) E(,)
A0
f (,) 就是场强方向图函数，并且只是 , 的函数
西安电子科技大学
第三章 天线基本参数
以基本电振子为例，其辐射电场强度可以表示成： 分量表达式
E r ,, 6 r I0 s l i n 6 r If0 ,
方向性函数定义为：
f,E 6 r,I0 ,r lsin
天线与微波技术 科技重点实验室
第三章 天线基本参数
西安电子科技大学
第三章 天线基本参数
1、方向性函数 2、方向图（Radiation Pattern） 3、方向图参数 4、方向系数（Directivity） 5、天线效率 6、增益（Gain）
7、极化（Polarization） 8、有效长度 9、输入阻抗（Input Impedance） 10、辐射阻抗（Radiation Resistance） 11、频带宽度（Bandwidth)
天线工作原理与主要参数
天线工作原理与主要参数天线是一种用于传输与接收无线电波的设备，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
天线的工作原理及其主要参数对于无线通信的效果和性能具有重要影响。
一、天线工作原理天线的工作原理基于电磁场的相互作用，它将电能转换为无线电波或者将无线电波转换为电能。
具体地说，天线通过电流的流动形成一个辐射场，这个辐射场会使得电磁波以特定的形式从天线中发射出去，或者是将接收到的无线电波转换为电流。
天线主要通过以下两个过程实现工作原理：1.辐射：当电流通过天线时，它会在天线中产生一个辐射场，即电磁场。
这个辐射场会按照天线的几何形状和电流的强弱，以特定的形式从天线中发射出去。
这个过程是将电能转换为无线电波的过程。
2.接收：当无线电波通过天线时，它会激发天线中的电磁场，使其产生感应电流。
这个感应电流会被送到接收器中进一步处理，从而将无线电波转换为电能。
这个过程是将无线电波转换为电能的过程。
二、天线的主要参数天线的性能和特点可以通过以下主要参数来衡量和描述：1.频率：天线可以工作的频率范围。
不同频率的天线会有不同的结构和特性。
常见的频率包括低频、中频、高频、超高频和甚高频等。
2.增益：天线辐射或接收信号能力的衡量，是指天线辐射功率或接收灵敏度相对于参考天线（如全向辐射器）的相对值。
增益值越大，表明天线转换能力越好。
3.方向性：即天线辐射或接收信号的主导方向。
具有方向性的天线可以将信号辐射或接收更集中，提高通信距离和工作性能。
4.谐振频率：天线的共振频率，通常与操作频率相同。
在该频率下，天线性能最佳，将最大限度地转换信号。
5.阻抗：天线内部电流与电压之间的相对比例。
阻抗匹配对于电磁波的传输至关重要，它决定了天线与信号源或接收器之间的能量传输效率。
6.波束宽度：天线辐射或接收信号的有效立体角范围。
波束宽度越小，表明天线的方向性越强。
7.驻波比：反映天线传输线的阻抗匹配程度，即天线输入端的阻抗与信号源或接收器之间的阻抗之间的比值。
天线性能的主要参数
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 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,但实际应用中VSWR应小于;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;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;双极化天线组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线,并同时工作在收发双工模式下,大大节省了每个小区的天线数量；同时由于±45°为正交极化,有效保证了分集接收的良好效果;其极化分集增益约为5dB,比单极化天线提高约2dB;3 天线的增益天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,它是选择基站天线最重要的参数之一;一般来说,增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度,而在水平面上保持全向的辐射性能;天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要,因为它决定蜂窝边缘的信号电平;增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围,或者在确定范围内增大增益余量;任何蜂窝系统都是一个双向过程,增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量;另外,表征天线增益的参数有dBd和dBi;DBi是相对于点刺煜叩脑鲆妫诟鞣较虻姆涫蔷鹊模籨Bd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+;相同的条件下,增益越高,电波传播的距离越远;一般地,GSM定向基站的天线增益为18dBi,全向的为11dBi;4 天线的波瓣宽度波瓣宽度是定向天线常用的一个很重要的参数,它是指天线的辐射图中低于峰值3dB处所成夹角的宽度天线的辐射图是度量天线各个方向收发信号能力的一个指标,通常以图形方式表示为功率强度与夹角的关系;天线垂直的波瓣宽度一般与该天线所对应方向上的覆盖半径有关;因此,在一定范围内通过对天线垂直度俯仰角的调节,可以达到改善小区覆盖质量的目的,这也是我们在网络优化中经常采用的一种手段;主要涉及两个方面水平波瓣宽度和垂直平面波瓣宽度;水平平面的半功率角H－Plane Half Power beamwidth:45°,60°,90°等定义了天线水平平面的波束宽度;角度越大,在扇区交界处的覆盖越好,但当提高天线倾角时,也越容易发生波束畸变,形成越区覆盖;角度越小,在扇区交界处覆盖越差;提高天线倾角可以在移动程度上改善扇区交界处的覆盖,而且相对而言,不容易产生对其他小区的越区覆盖;在市中心基站由于站距小,天线倾角大,应当采用水平平面的半功率角小的天线,郊区选用水平平面的半功率角大的天线；垂直平面的半功率角V－Plane Half Power beamwidth:48°, 33°,15°,8°定义了天线垂直平面的波束宽度;垂直平面的半功率角越小,偏离主波束方向时信号衰减越快,在越容易通过调整天线倾角准确控制覆盖范围;5 前后比Front-Back Ratio表明了天线对后瓣抑制的好坏;选用前后比低的天线,天线的后瓣有可能产生越区覆盖,导致切换关系混乱,产生掉话;一般在25－30dB之间,应优先选用前后比为30的天线;。
第1章 天线的基本参数
5
1.2 方向图参数
西安电子科技大学
图 1-6 沿 z 向（θ = 0 ）辐射最强的定向天线的三维场波瓣图
1.3 对方向图的要求
对不同的用途，要求天线有不同的方向图。例如，广播电视发射天线、移动 通讯基站天线等，要求在水平面内为全向方向图，而在垂直面内有一定的方向性
8
《天线原理》讲义
邹艳林 郭景丽
以提高天线增益，如图1-9(a)；对微波中继通讯、远程雷达、射电天文、卫星接 收等用途的天线，要求为笔形波束方向图，如图1-9(b)；对搜索雷达、警戒雷达 天线则要求天线方向图为扇形波束，如图1-9(c)等。
对于低副瓣天线来说，半功率波瓣宽度越窄，方向图越尖锐，天线辐射能量 就越集中，或接收能力越强，其定向作用或方向性就越强。但对于高副瓣天线（副 瓣电平接近于主瓣情况），半功率波瓣宽度这一指标就不能说明天线的辐射集中 程度，也不能说明天线的方向性强弱。
许多天线方向图的主瓣是关于最大辐射方向对称的，如图1-7所示，因此，
辐射特性包括：辐射场强、辐射功率、相位和极化。
1.1 方向图分类
按空间维数分：三维立体方向图、二维平面方向图； 按坐标系分：平面直角坐标系方向图、极坐标系方向图； 按主截面分：E面方向图、H面方向图； 按不同对象分：场强方向图、功率方向图、相位方向图和极化方向图 这里主要涉及场强和功率方向图，相位和极化方向图在特殊应用中采用。例 如，在天线近场测量中，既要测量场强方向图，也要测量其相位方向图。 天线方向图的绘制可通过两个途径：一是由理论分析得到天线远区辐射场， 从而得到方向图函数，由此计算并绘制出方向图；一是通过实验测得天线的方向 图数据并绘出方向图。
天线的基本参数
天线的基本参数1.1天线得基本参数从左侧得传输线得⾓度瞧,天线就是⼀个阻抗(iｍpedance)为Ｚ得2终端电路单元(２-tｅrｍｉｎａl ｃircuit eｌement),其中Z包含得电阻部分(resｉｓｔｉv ｅpｏneｎｔ)被称为辐射电阻(radiａtionｒesｉstａnce,Ｒr);从右侧得⾃由空间⾓度来瞧,天线得特征可以⽤辐射⽅向图(radiatiｏn paｔteｒn)或者包含场量得不等于天线材料⾃⼰得电阻,⽽就是天线、天线所处得环境(⽐如温度)⽅向图。
Rｒ与天线终端得综合结果。
影响辐射电阻Ｒr得还包括天线温度(antｅnnａtemｐｅratuｒｅ,T A)。
对于与天线材料本⾝得温度⼀点都没有关系,⽽就是与⾃⽆损天线来说,天线温度TＡ由空间得温度有关。
确切地说,天线温度与其说就是天线得固有属性,还不如说就是⼀个取决于天线“瞧到”得区域得参数。
从这个⾓度瞧,⼀个接收天线可以被视作能遥感测温设备。
辐射电阻Ｒr与天线温度T A都就是标量。
另⼀⽅⾯,辐射⽅向图包括场变量或者功率变量(功率变量与场变量得平⽅成正⽐),这两个变量都就是球体坐标θ与Φ得函数。
1.2天线得⽅向性(D,Dｉreｃｔiviｔy)与增益(G,Ｇaｉｎ)D=4π／ΩA,其中ΩA就是总波束范围(或者波束⽴体⾓)、ΩA由主瓣范围(⽴＋副瓣范围(⽴体⾓)Ωm。
体⾓)ΩＭ如果就是各向同性得(isotropic)天线,则ΩA＝4π,因此Ｄ=１。
各向同性天线具有最低得⽅向性,所有实际得天线得⽅向性都⼤于１。
如果⼀个天线只对上半空间辐射,则其波束范围ΩA＝2π,因此Ｄ=4π/2π=2=３.0１ｄBｉ、简单短偶极⼦具有波束范围ΩA=2.6７πsr,与定向性D=１、５(1、76dBi)。
如果⼀个天线得主瓣在θ平⾯与Φ平⾯得半功率波束宽度HＰＢＷ都就是２0度,则D=4πsr/ΩA sr=４1００0ｄeg２/(20ｄeｇ)*(20 deｇ) ≈１03≈20dBi(ｄB ovｅr ｉsｏtrｏｐic)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.1天线得基本参数
从左侧得传输线得角度瞧,天线就是一个阻抗(iｍpedance)为Ｚ得2终端电路单元(２-tｅrｍｉｎａl ｃircuit eｌement),其中Z包含得电阻部分(resｉｓｔｉv ｅpｏneｎｔ)被称为辐射电阻(radiａtionｒesｉstａnce,Ｒr);从右侧得自由空间角度来瞧,天线得特征可以用辐射方向图(radiatiｏn paｔteｒn)或者包含场量得不等于天线材料自己得电阻,而就是天线、天线所处得环境(比如温度)方向图。
R
ｒ
与天线终端得综合结果。
影响辐射电阻Ｒr得还包括天线温度(antｅnnａtemｐｅratuｒｅ,T A)。
对于
与天线材料本身得温度一点都没有关系,而就是与自无损天线来说,天线温度T
Ａ
由空间得温度有关。
确切地说,天线温度与其说就是天线得固有属性,还不如说就是一个取决于天线“瞧到”得区域得参数。
从这个角度瞧,一个接收天线可以被视作能遥感测温设备。
辐射电阻Ｒr与天线温度T A都就是标量。
另一方面,辐射方向图包括场变量或者功率变量(功率变量与场变量得平方成正比),这两个变量都就是球体坐标θ与Φ得函数。
1.2天线得方向性(D,Dｉreｃｔiviｔy)与增益(G,Ｇaｉｎ)
D=4π／ΩA,其中ΩA就是总波束范围(或者波束立体角)、ΩA由主瓣范围(立＋副瓣范围(立体角)Ωm。
体角)Ω
Ｍ
如果就是各向同性得(isotropic)天线,则ΩA＝4π,因此Ｄ=１。
各向同性天线具有最低得方向性,所有实际得天线得方向性都大于１。
如果一个天线只对上半空间辐射,则其波束范围ΩA＝2π,因此Ｄ=4π/2π=2=３.0１ｄBｉ、
简单短偶极子具有波束范围ΩA=2.6７πsr,与定向性D=１、５(1、76dBi)。
如果一个天线得主瓣在θ平面与Φ平面得半功率波束宽度HＰＢＷ都就是２0度,则D=4πsr/ΩA sr=４1００0ｄeg２/(20ｄeｇ)*(20 deｇ) ≈１03≈20dBi(ｄB ovｅr ｉsｏtrｏｐic)。
这意味着,当输入功率相同时,该天线在主瓣方向得辐射功率就是各向同性天线得1０3倍。
天线增益G既考虑天线得方向性,又考虑天线得效率。
G=kＤ。
只要天线不就是100%损耗,那么G就小于D。
ｋ就是天线得效率因子(0≤k≤1)。
天线效率只与天线得欧姆电阻损耗有关、在发射状态时,这些电阻损耗使得收到得能量没有被
发射出去,而就是加热了天线本身、
1.3天线得分辨率(Resoｌuｔion)
天线得分辨率被定义为第一零点波束宽度(FNBＷ,ｂｅaｍwidth ｂeｔween first nuｌｌs)得一半。
例如,当天线得FNBＷ为２°时,它得分辨率就就是1°。
这样得天线了区分位于Clarｋe对地静止轨道上相距１°得两颗卫星得发射机。
当天线得最大波束对准一颗卫星时,另一颗卫星正好位于第一零点。
天线能够分辨出天空中均匀分布得无线电发射机或者点辐射源得数目得近似值N=４π/ΩA。
因此,天线能够分辨得点源数在数值上等于该天线得方向性Ｄ。
1.4天线得口径(Apertｕre)
引入天线口径这个概念在讨论接收天线显得特别简便、假设接收天线就是浸没在均匀平面波中得电磁喇叭、
设平面波得Poynting矢量(或者功率密度)为S(瓦/平方米);设喇叭得开口面积就是A平方米。
如果喇叭经由其全部开口面积从平面波中提取功率,那么,吸收到得总功率P=S＊A(瓦)、这样,就可以只关注这个电磁喇叭得开口,而它从经过得波中摄取得总功率与口径(或者开口得面积)成正比。
1.5Fｒiｉｓ传输公式
口径得概念有助于解释著名得Friｉs传输公式。
这个公式给出了在无线通信线路上收到得功率大小、设发射机T将功率P
Ｔ馈送给有效口径为A e
ｔ得发射天线、在相距r处有一个有效口径为A er得接收天线,该接收天线截取了发射天线发出来得部分功率,并转送给接收机R、先暂时假定发射天线就是各向同性得,则在接收天线得位置得功率密度(Pｏｗer per unit arｅa)就是:
S r = P t/4πr2 (W/米2)
若发射天线有增益G t,则接收天线得位置得功率密度(Pｏwer ｐer uｎiｔarea)按比例增加到:
S r= G t P t/4πr2 (W/M2)
,所以它截取到得功率就是: 因为接收天线得有效口径就是A
ｅr
P r=S r＊Aｅｒ= Aｅr G t P t/４πr2
因为发射天线得增益公式为:
Ｇt=4πA et／λ２
因此,Pr/Pt= A erＡeｔ/ｒ2λ2(无量纲,λ就是无线电得波长)
这就就是著名得Fｒiｉs传输公式。
1.6天线得两重性
天线既可以被瞧成电路设备(cirｃuｉt device),又可以被瞧成空间设备(spac ｅdevｉce)。
相应得电路参数与空间参数如下图所示:
1.7电磁辐射怎么产生得？
当电荷静止不动时,没有辐射、
当电荷沿着直线做匀速运动时,没有辐射。
当电荷做变速运动时(如曲线运动、往返运动时),产生电磁辐射、
1.8功率P与功率密度S
功率就是单位时间内得能量E;
功率密度就是单位面积内得功率,即单位时间、单位面积内得能量。
1.9脉冲展开得双线天线
Pulｓed Ｏpｅned-ｏut Twin-liｎe Anteｎnａs由两根导线组成,每根导线都类似瑞士登山者使用得长柄木号角。
天线得左边就是均匀部分。
天线得右边部分逐渐弯曲,直到导线之间得距离达到甚至超过一个波长,而弯曲部分产生得辐射最后形成了一个向右得波束。
这种
天线就是一种基本得宽带天线、
1.10天线得近场区与远场区
围绕着天线得场可以分为两个主要区域:近场区(Ｆresneｌ区)与远场区(Fｒa ｕnhofeｒ区)。
两者得边界半径就是Ｒ=2L2/λ,其中L就是天线得最大尺寸。
1.11天线形状与阻抗(iｍpedance)得关系
在很多场合,我们能根据天线形状对其进行定性估算。
在图a中,如果双导线传输线得开口足够大,且满足(１)ｄ远小于λ;(2)D≥λ,则在左侧得输入端呈现为固定得阻抗。
在b中,弯曲得导线被拉直成锥形。
而在c中,两个锥形在一条直线上,形成双锥天线、而在d中,锥形退化成两条直线。
从a到d,天线得阻抗相对恒定,而带宽则逐渐减少。
A与ｂ就是单向性天线,波束指向右边;c与ｄ就是垂直于线或锥轴得平面上得全向天线。
E就是两个导线向相反方向急剧转弯而形成得螺旋形天线,表现为顺时针旋转得极化特性与最大得垂直于纸面得宽边辐射。
与a一样,e也显示出宽频特性。
上图中得天线都就是偶极子天线(dipｏle),都就是平衡得,即它们都通过(平衡得)双导体传输线来馈电。
下图就是单极子天线(mｏnopｏle),通过(非平衡得)同轴传输线来馈电、
通过让同轴电缆传输线得内层导线与外层导线逐渐变细,就得到了一个有很宽带宽得天线。
天线得外形让人联想起火山口。
下图ｂ中,火山口变成了双碟形;而在ｃ中,则成了两个呈宽角度得锥形。
所有这些天线都就是宽频天线,并且就是在与轴垂直得平面上得全向天线。
将c中得下面锥形增加到180度,并减少上面得锥角,就成了d。
若上部得锥体进一步变为细桩,就成了e所示得极端形式、E这种形式得天线得带宽相对较窄、随着天线形状得变异,传输线得不连续性也日益显著,这使得部分能量被反射回传输线。
天线越细,天线末端得反射越大。
具有大且突变得不连续性得天线得反射性比较大,只能在较窄频带上做无反射得电磁波转换器(在窄频带中,反射被抵消了);具有小且渐变得不连续性得天线得反射性比较小,能够在较宽频带做无反射得电磁波转换器。