天线的基础知识

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。

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远小于波长入时，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。

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 。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 。

El l a

图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。垂直放置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

图L3. 1 b 垂宜面方向图 ffll. 3. 1 c 水平面方向图图 1.2

图L 3. 1 a 立体方向图

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

立体方向图垂直面方向图

也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向

平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反射面的作用------反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。

〈爭自碎强平带平页反射扳》

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：抛物反射面和放置在抛物面焦点上的辐射源。

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，增益越高。可以这样来理解增益的物理含义——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100W的输入功率，而用增益为G = 13 dB = 20的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需100 / 20 = 5W。换言之，某天线的增益，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。

半波对称振子的增益为G = 2.15 dBi ；

4个半波对称振子沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为G = 8.15 dBi （ dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源）。

如果以半波对称振子作比较对象，则增益的单位是dBd。

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 。

波瓣宽度

方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称

为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。参见图 1.3.4 a , 在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB （功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半

功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。

还有一种波瓣宽度，即10dB 波瓣宽度，顾名思

义它是方向图中辐射强度降低10dB

两个点间的夹角，见图1.3.4 b . 134 a

图 1.3.4 b

（功率密度降至十分之一）的

前后比

方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比，记为F / B 。前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。前后比F / B的计算十分简单------

F / B = 10 Lg ｛（前向功率密度）/ （后向功率密度）｝

对天线的前后比F / B有要求时，其典型值为（18~30） dB,特殊情况下则要求达（35~40）dB。

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。

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。

水平极化

板状天线

C.为提高板状天线的增益，还可以进

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阵的

增益约为8dB ;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14 ~ 17 dB 。

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16 ~ 19 dB . 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2.4 m左右。

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。 iX % I" I “ lX| A

/「 J i v

+ 45- /-4S-型妄覆牝

高增益栅状抛物面天线垂直碳化水平极化

-45 -畫化

V/H4垂直冰平】型农极化

从性能价格比出发，人们常常选用栅状抛物面天线作为直放站施主天线。由于抛物面具有良好的聚焦作用，所以抛物面天线集射能力强，直径为1.5 m的栅状抛物面天线，在900兆频段，其增益即可达G = 20 dB。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。

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。

抛物面天线一般都能给出不低于30 dB的前后比，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。

八木定向天线

八木定向天线，具有增益较高、结构轻巧、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，例如它是室内分布系统的室外接收天线的首选天线类型。

八木定向天线的单元数越多，其增益越高，通常采用 6 ~ 12 单元的八木定向天线，其增益可达10~15 dB。

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。

室内吸顶天线

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。

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。这种吸顶天线的内部结构，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VSWRC 2。当然，能达到VSWRC 1.5更好。顺便指出，室内吸顶天线属于低增益天线，一般为G = 2 dB 。

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iov y 结果在水平极化天线的输出端测得的输出功率为10mW

垂直极化;二＞口口|水平极优，扁碰二＞

在这种情况下的概({扁畫为

X = 10 <10,000 mW 10 mW) - 10 (1000} = 30 (dB)

室内壁挂天线

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。

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。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，借助计算机的辅助设计，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要求。顺便指出，室内壁挂天线具有一定的增益，约为G = 7 dB。

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电阻。事实上，即使是设计、调试得很好的天线，其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。

输入阻抗与天线的结构、尺寸以及工作波长有关，半波对称振子是最重要的基本天线，其输入阻抗为Zin = 73.1 +j 42.5 （欧）。当把其长度缩短（3〜5）%时，就可以消除其中的电抗分量，使天线的输入阻抗为纯电阻，此时的输入阻抗为Zin = 73.1 （欧），（标称75欧）。注

意，严格的说，纯电阻性的天线输入阻抗只是对点频而言的。

顺便指出，半波折合振子的输入阻抗为半波对称振子的四倍，即Zin = 280 （欧），（标称300欧）。

有趣的是，对于任一天线，人们总可通过天线阻抗

调试，在要求的工作频率范围内，使输入阻抗的虚部很小且实部相当接近

50欧，从而使得天线的输入阻抗为Zin = Rin = 50 欧——这是天线能与馈

线处于良好的阻抗匹配所必须的。

天线的工作频率范围（频带宽度）

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（频带宽度）内工作的，天线的频带宽度有两种不同的定义

一种是指：在驻波比SWR W 1.5条件下，天线的工

作频带宽度；

一种是指：天线增益下降3分贝范围内的频带宽度。

在移动通信系统中，通常是按前一种定义的，具体的

说，天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR不超过1.5时，天线的工作频

率范围。

一般说来，在工作频带宽度内的各个频率点上，天线性能是有差异的，但这

种差异造成的性能下降是可以接受的。移动通信常用的基站天线、直放站天线与室内天线---板状天线

无论是GSM还是CDMA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。

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

基站板状天线基本技术指标示例

板状天线高增益的形成

采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵

单：半滾振子垂直面方向圉口'半戒振子垂直面方向團

1 1

1 1 1

■

1 单个半波娠子

两I 半波振子

四个半波振子

増益为G = 5,1MB

B. 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）

两个半波振子（带反射板）垂苴面方向图

两亍半波振子（带反射板）水平面方向图

两十半被餐子i 带反射扳了

在水平面上的配置

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

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8 dB ;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14 ~ 17 dB 。

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16 ~ 19 dB . 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2.4 m左右。

室内分布系统建设的必要性

情况一：现代都市建筑物越来越高、越来越密集，而且多以钢筋混凝土为骨架，再加上全封闭式的外装修，移动通信的无线电信号在其间受到阻挡而衰减，很难进行正常的室内通信；在一些高层建筑物的低层，基站信号通常较弱，存在部分盲区；在某些超咼建筑物的咼层，也存在盲区；诸如地下停车

天线的基础知识

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。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远小于波长入时，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。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 。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 。 El l a 图1】

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

天线基本知识

目录 1.1 天线的作用与地位 (2) 1.2 对称振子 (2) 1.3 天线方向性的讨论 (3) 1.3.1 天线方向性 (3) 1.3.2 天线方向性增强 (3) 1.3.3 增益 (4) 1.3.4 波瓣宽度 (4) 1.3.5 前后比 (5) 1.3.6 天线增益的若干近似计算式 (5) 1.3.7 上旁瓣抑制 (6) 1.3.8 天线的下倾 (6) 1.4 天线的极化 (6) 1.4.1 双极化天线 (7) 1.4.2 极化损失 (8) 1.4.3 极化隔离 (8) 1.5 天线的输入阻抗Zin (8) 1.6天线的工作频率范围（频带宽度） (9) 1.7移动通信常用的基站天线、直放站天线与室内天线 (9) 1.7.1 板状天线的基本知识 (9) 1.7.2 高增益栅状抛物面天线 (11) 1.7.3 八木定向天线 (12) 1.7.4 室内吸顶天线 (12) 1.7.5 室内壁挂天线 (13)

天线基本知识 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。 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 。

天线基础知识

一. 方向性系数：物理意义：方向图函数E(,)θφ或f (,)θφ表示了离辐射源相同距离上各点在各个方向上辐射场的相对大小，它不能明确表示天线辐射能量在某个特定方向上集中的程度，因而必须引进方向性系数这一指标参数。方向性系数是用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数。定义1：在相同辐射功率r r P P =o 情况下，某天线在给定方向i i (,)θφ的辐射强度i i U(,)θφ与理想点源天线在同一方向的辐射强度U o 之比，即 2220 4r r i i i i i P i i P i i U(,) f (,) D(,)U f (,)sin d d ππ θφπθφθφθφθθφ == ?? o o @ 定义2：在给定方向i i (,)θφ产生相同电场强度M E E =o 下，理想点源天线的辐射功率r P o 与某天线辐射功率r P 之比。即： 2220 4M r i i i i r i i i E E P f (,) D(,)P f (,)sin d d πθφθφθφθθφ == ?? o o @ 图0：两种条件下的某天线方向图和理想点源方向图一般方向性系数我们都是指最大波束(,)θφo o 处的方向性系数（是否可以这么理解，工程上主要考虑最大波束方向上的能量集中的程度），则最大波束处的方向性系数可以表示为： 20000220 4f (,) D(,)f (,)sin d d ππ πθφθφθφθθφ = ?? 方向性系数表示无量纲的量，工程上一般采用分贝表示： 10dB D (,)lg D(,)θφθφ=o o o o 方向性系数两种定义的物理解释：前面已经提到，天线的方向性系数是用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数，对于最大辐射方向上的方向性系数D(,)θφo o 来说，其值愈大，天线的能量辐射就愈集中，定向性能就愈强。下面针对方向性系数的两种定义方法用图解来说明。图0所示为方向性系数的两种定义方法对应的两种条件下某天线和理想点源天线的方向图。在相同辐射功率条件下，

天线基础知识

第一讲天线的基础知识发射电磁波所用的导线，在无线电通信中一般叫做“发射天线”。高频电磁波在空中流传，如遇着导体，就会发生感觉作用，在导体内产生高频电流，使我们能够用导线接收来自远处的无线电信号。接收电磁波所用的导线，一般叫做“接收天线”。任何导线都能够作为发信天线和接收天线。高频电子设备中每一段导线都可能向外发射电磁波，敏捷的收信机中每一段导线都可能拾取空中的各样电磁波所以需要采纳各种的障蔽举措！免得不该有的“天线”接收到扰乱信号！不一样形状、尺寸的导线在发射和接收某一频次的无线电信号时，效率相差好多，所以要获得理想的通信成效，一定采纳适合的天线才行！天线影响无线电通信成效的主要原由有极化方向、方向特征、阻抗般配、辐射效率和频带宽度等。天线的输入阻抗输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。天线与馈线的连结，最正确情况是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特征阻抗，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次的变化比较缓和。天线的般配工作就是除去天线输入阻抗中的电抗重量，使电阻重量尽可能地凑近馈线的特征阻抗。般配的好坏一般用四个参数来权衡即反射系数，行波系数，驻波比和回波消耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个纯出于习惯。在我们平时保护中，用的许多的是驻波比和回波消耗。一般挪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到无量大之间。驻波比为1，表示完整般配；驻波比为无量大表示全反射，完整失配。在挪动通信系统中，一般要求驻波比小于，但实质应用中VSWR应小于。过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内扰乱加大，影响基站的服务性能。 2.回波消耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。回波消耗的值在 0dB 3.的到无量大之间，回波消耗越大表示般配越差，回波消耗越大表示般配越好。

天线的基础知识及应用

天线的基础知识及应用 1、天线的简介天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播电磁波，一般天线都具有可逆性，即同一种天线既可用作来做发射天线，也可用来作为接收天线。凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。众所周知，天线是无线通信、广播、导航、雷达、测控、微波遥感、天文和电子对抗等各种民用和军用无线电系统必不可少的设备之一。随着信息时代的到来，我们几乎天天都看得见天线，也正在使用天线带来的各种无线信号，如电视塔上的电视发射天线、移动电话基站塔上的通信天线、无时不在的4G还有正在普及中的5G手机内置天线、大型卫星通信地面站天线、全球定位系统（北斗、GPS 等）接收天线、各种智能穿戴、IOT设备的内置天线等等---

天线究竟是一根什么样的“线”，为什么会如此彻底地改变我们的生活？其实，天线之所以牛逼，就是因为电磁波牛逼。 2、天线的历史

1987年德国青年学者海因里希·赫兹（Heinrich R. Hertz）的著名实验证实了电磁波的存在，他当时所用的电偶极子谐振器就是最早的发射天线，因此天线发明至今还只有130年左右的历史。 1888年，29岁的亚历山大·波波夫得知德国物理学家赫兹发现电磁波的消息后，这位曾经立志推广电灯的年轻科学家对朋友们说：“我用毕生的精力去安装电灯，对于广阔的俄罗斯来说，只不过照亮了很小的一角：假如我能指挥磁波，那就可以飞越整个世界！” 于是，他埋头研究，1896年，终于在相距20m的建筑物之间传送了一份电报，电文就是Heinrich Hertz，无线电天线由此而问世。无线电开创初期主要使用的是火花式发射机，工作频率主要集中在米波和微波频率。

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。后瓣：与主瓣相反方向上的副瓣。前后比：等距线上，主瓣功率密度最大值和后瓣功率密度最大值之比(dB)。

天线的基本知识

一、发射天线的作用广播电视发射台的主要设备包括了：信号源系统、发射机设备以及铁塔和天馈线系统。在广播电视传输的各个环节中，天馈线系统是各环节中最终的主要设备之一，其作用是将广播电视信号以电磁波的形式向空间传送能量。天线可以向周围辐射电磁波能量，在计算天线辐射场强时，天线的增益若能提高3dB，则相当于发射机有效功率提高一倍。因此，使用较高增益的天线更具有较大的使用价值。二、天线的发展 1、1887年郝兹在验证电磁波存在时使用了双球发射天线和单环天线。 2、1897年出现了能实现5Km通信的大型长波天线。 3、1901年马可尼研制出第一付大型垂直极化天线实现3700Km远程通信。 4、20年代初中波天线兴起和发展，从T型、Г型和伞型天线到后来的拉线式或自立式铁塔天线。凌风公司在2003年又率先研制出了自立式缩短型曲线式中波电小天线。 5、30年代雷达的出现推动了喇叭天线透镜天线介质天线、缝隙天线等超短波天线的诞生.1928年著名的八木天线研制成功并推广应用至今。 6、40-50年代：蝙蝠翼天线、带有反射板的各种半波振子天线、大功率缝隙天线迅速发展。长、中、短天线基本定型。 7、随着科技的发展，高增益、宽频带、高分辨率、快速扫描的天线大量出现，相控天线取得了突破性发展，现代天线已有微带天线、有源相控天线、超导天线、四维天线等.更有向小型化、轻便、隐形化的发展趋势. 三、天线问题求解的基本方法 1、解析法：对形状极为简单的天线求得精确解。 2、近似解析法:变分法、微扰法、迭代法、几何光学法几何绕射法、物理绕射法等。 3、数值法：利用计算机进行运算,可用纯数值法，也可用矢量法。但是，较为复杂的天线，仍然是用多次实验的方法优化出来的，某些电参数用经验公式或实验曲线计算. 四、天线的主要参数 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，最理想的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。在卫星通信中，天线用于卫星地球站的发射和接收信号。在雷达系统中，天线用于发射和接收雷达信号。在无线电广播和电视中，天线用于接收和辐射广播信号和电视频道。在导航系统中，天线用于接收和辐射导航信号，如GPS、北斗导航等。六、天线的发展趋势随着无线通信技术的不断发展，天线也在不断进步和创新。未来的

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。

天线基础知识

天线基础知识天线是无线电通讯技术中最重要的一部分。它可以将发射机发出的能量收集、聚合或放大，从而有利于传输和接收信号。天线也可以把信号发射出去，使其能够传播到更大的距离。从学术角度来看，天线是一种设备，用来增加信号强度，使得发射的信号能够传播较远的距离，同时也用来收集传播到接收端的信号，而且在传输过程中可以保持信号的纯度和完整性。天线本质上是一种可以使电磁波发射出去或收集到接收端的设备，在无线电通讯技术中必不可少。从物理结构上分，天线可以分为导线天线、空间天线和电路天线。导线天线是使用一根或多根导线代替作为接收和发射信号的馈电线的天线，是最常见的一种天线。主要特点在于简单，发射功率低，但可以接收的信号也不高，因此普遍用于短距离的无线通讯。目前，多数导线天线都采用半波长导线天线，它是一种最简单、结构容易制造的天线，其发射灵敏度较高，适用于大功率、短距离的应用。空间天线是一种大型的构造结构，它是由若干个振子组成，这些振子通常被绑定在一个外壳上，有时也可以被单独安装在特定的架上的，空间天线的特点在于尺寸大，可以在较远的距离传输信号，但是发射功率较低。目前空间天线大多用来制作宽带和高功率无线电台，需要在非常长的距离传输信号时可以考虑使用它们以节省成本。电路天线是一种结合了机械结构和电路结构的天线，其发射功率比导线和空间天线都要大，而且可以在较短的距离传播信号。它基本

上是一种现代的技术，其发射功率可以超过1千瓦，可以用来传播较远的信号，而且调制方式可以得到较好的抑制，可以用来传输灵活性和高质量的数据。天线在无线电通讯中起着十分重要的作用，这其中对天线的基本知识和发展历史有一定的了解，因此，有必要对相关的知识做个总结，既可以系统的学习天线的知识，也可以下一步进行应用研究。首先，天线的主要功能是收发各种信号，它可以把发射的信号收集或放大，从而有利于传输和接收信号。其次，天线的物理结构可以分为导线天线、空间天线和电路天线，导线天线较大的特点是结构简单，发射功率低，但可以接收的信号也不高，一般用于短距离的无线通讯；空间天线可以在较远的距离传输信号，但是发射功率较低，常用于制作宽带高功率无线电台；电路天线发射功率比导线和空间天线都要大，在较短的距离内传播信号，并且可以调制出较高的灵活性和质量的数据信号。此外，也应知道天线的发展历史及其在无线电通信技术中的应用。大约在20世纪50年代，无线电通信发展到运用于移动电话方面的时候，天线的应用也开始出现，以导线天线为主，把发射的信号聚合或放大到更大的距离，同时能够收集更多的信号，从而使无线电通讯变得更加稳定和质量更高。另一方面，一些新型天线也出现了，如电路天线，这种天线发射功率较大，可以传播更远的信号，其应用也开始普及，更大程度上实现了无线电通讯的高效传输。通过现有的研究，我们可以清楚地得知，正确的应用和搭配天线

天线基础知识

什么是天线天线是在无线电收发系统中,向空间辐射或从空间接收电磁波的装置。是无线电通信系统中必不可少的部分。由于各种设备要求采用的波段不同,天线的设计也就不同,不同用途的天线需要设计成各种样式,就是我们通常称的天线程式。如在长、中、短波段,一般用导线构成天线,有T形、倒L形、环形、菱形、鱼骨形、笼形天线等。在微波波段,用金属板或网制成喇叭天线,抛物面天线,金属面上开槽的裂缝天线,金属或介质条排成的透镜天线等。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。由图(18)可以看出A、Aˊ点至O点间的夹角,称主瓣角宽度。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

天线基础知识

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、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 。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。 1.3 天线方向性的讨论 1.3.1 天线方向性

天线基本知识

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、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； * 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1.2 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 。 1.3 天线方向性的讨论天线方向性

天线基本知识汇总

天线基本知识 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。 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 。 14* 对称様予折合■孑 S1.2b 1.3天线方向性的讨论 1.3.1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。垂直放置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

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天线基础知识 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局部功率〕，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，假设两导线的距离很近，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较时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。图1.1 a 图1.1 b 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，故称为半曲折合振子, 见图1.2 b。

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