天线与电波传播I-4

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(第二章)窄带天线PPT课件

sin
(2―1―9)
该函数在 θ=90° 处具有最大值（为 1 ） , 而在 θ=0° 与 θ=180°处为零, 相应的方向图如图 2-1-3 所示。将上式代入式（2 -1 -8）得半波振子的辐射电阻为
天线与电波传播
RΣ=73.1 (Ω)
(2―1―10)
将F(θ)代入式（1-4-6）得半波振子的方向函数:
pL 0a12I2(Z)R1dz
对称振子的辐射功率为
p
1 2
Im2 R
因为PL就是PΣ, 即PL=PΣ, 故有
(2―1―17) (2―1―18)
天线与电波传播
0h1 2I2(z)R1dz1 2Im 2RZ
对称振子的沿线电流分布为
I(Z)Imsin 2(hz)
将上式代入式（8 -1 -19）得
800
2
3
600
4
400
200
0 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 h/
Xin/ 500
400
300
1
200
2
100
3
0
－100
4
－200
－300
－400 －500
0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 h/
因而相移常数为
1.04k1.042 将以上RΣ、 z 0 及β一并代入输入阻抗公式，即
天线与电波传播
zinsiR2nhjz0coth
s2 i(1 .n 0 6 4 2 5 0 .2) 4 j4.5 c4 1 o .0t 4 2 ( 0 .2)4
6.j1.1()

复习课--天线与电波传播(精华)

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
场dl量与幅值相E比，拟H，频dl率，越有高效天辐线射尺发寸生越条小件。：
时变电流元的电磁场讨论
辐射场场量幅值 E ，H具有方向性，方向函数： F(,) sin
方向图：
z
F ( )
2
cos
(
1 r3
j
r2
)e
j
r
E
jIdl
4
sin
(
1 r3
j
r2
)e jr
r
H
Idl
4
sin
(
1 r2
j
r
)e jr
E
0
H
r
0
H 0
r
Er
0
E
j
Idl
2r
0 sin e jr 0
H
j Idl sin e jr 2r
时变电流元的电磁场讨论
时变电流元在空间引发的远区场
Er
主向、主瓣、副瓣、主瓣宽度、主瓣张角P227
最大副瓣副瓣或旁瓣
主瓣
0
主向
主瓣宽度20.5 主瓣张角 20
波瓣
栅瓣
天线辐射波的极化
天线的极化特性是由天线发射时天线辐射波的极化特性来描述的。
➢ 线极化：辐射波电场矢量端点的轨迹为直线 ➢ 圆极化：辐射波电场矢量端点的轨迹为圆 ➢ 椭圆极化：辐射波电场矢量端点的轨迹为椭圆收发天线之间主向对准、极化方向一致。P228
电磁波的产生
1.1.1时变场源区域电磁场的激发变化的电场产生变化的磁场变化的磁场产生变化的电场交互变化的电磁场在空间传播——电磁波 1.1.2天线电流和空间电磁场相互作用天线电流激发空间电磁场（发射天线）电磁场又反过来作用到天线电流上，影响天线电

(第六章)电波传播概论

色散效应是由于不同频率的无线电波在媒质中的传播速度有差别而引起的信号失真。载有信号的无线电波都占据一定的频带, 当电波通过媒质传播到达接收点时, 由于各频率成分传播速度不同, 因而不能保持原来信号中的相位关系, 引起波形失真。至于色散效应引起信号畸变的程度, 则要结合具体信道的传输情况而定。
式中，h1和h2的单位为米。视距传播时, 电波是在地球周围的大气中传播的, 大气对电波
产生折射与衰减。由于大气层是非均匀媒质, 其压力、温度与湿度都随高度而变化, 大气层的介电常数是高度的函数。
天线与电波传播
在标准大气压下, 大气层的介电常数εr随高度增加而减小，
并逐渐趋近于1, 因此大气层的折射率n= 随高度的增加而减小。若将大气层分成许多薄片层, 每一薄层是均匀的, 各薄层的折射率n随高度的增加而减小。这样当电波在大气层中依次通过每个薄层界面时, 射线都将产生偏折, 因而电波射线形成一条向下弯曲的弧线，如图 6-4 所示。
② 当工作波长λ和两天线高度h1和h2都不变时, 接收点场强随
两天线间距的增大而呈波动变化, 间距减小，波动范围减小，如图6-7所示。
天线与电波传播
图 6 – 6 接收点场强随天线高度的变化曲图 6 –7 接收点场强随间距d的变化曲线
天线与电波传播
③ 当两天线高度h1和h2和间距d不变时, 接收点场强随工作波
图 6 – 8 接收点场强随工作波长λ的变化曲线
天线与电波传播
6.3 天波传播
天波传播通常是指自发射天线发出的电波在高空被电离层反射后到达接收点的传播方式, 有时也称电离层电波传播, 主要用于中波和短波波段。
1. 电离层概况
电离层是地球高空大气层的一部分, 从离地面60km的高度一直延伸到1000 km的高空。由于电离层电子密度不是均匀分布的, 因此, 按电子密度随高度的变化相应地分为D, E, F1, F2四层, 每一个区域的电子浓度都有一个最大值, 如图 6- 9所示。电离层主要是太阳的紫外辐射形成的, 因此其电子密度与日照密切相关——白天大, 晚间小, 而且晚间D层消失; 电离层电子密度又随四季不同而发生变化。除此之外, 太阳的骚动与黑子活动也对电离层电子密度产生很大影响。

天线与电波传播_完整版

8 2
s
in
c
r5
os
0
§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
E
j
H
k I0l
4
rerjkHr sin0
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。
§1.3 磁基本振子
1931年，英国的著名物理学家狄拉克（1933年诺贝尔物理学奖获得者）首先从理论上讨论了磁单极子存在的问题。1975年，加利福尼亚和休斯顿大学的一个小组宣称，他们从高空气球的实验中发现了磁单极子，曾哄动了当时的物理学界。但后来发现，如果正确考虑实验中的系统误差，从他们的实验结果中并不能得出这个结论。1982年3月，美国斯坦福大学的卡布莱拉又宣称，他利用一个在9K温度下的铌超导线圈捕捉到一个磁单极子。不过至今许多类似的实验始终未能发现同样的事例。
A
j
洛伦兹条件：
A j
1
A
j
2 A k 2 A J
E jA jA j
1
A
因此，知道
A
H
1
A
A
E jA jA j
1
A
§1.1 辅助函数法
2 A k 2 A J
A
4
v
Jx,
y,
z
e jkR R
dv
－体电流
A

天线和电波重点讲义

第三章天线和电波传播在对移动通信网络进行规划和优化时，我们必须了解移动通信系统所用天线的性能，特别是基站天线的性能，和各种移动环境下的无线电波传播特性。

我们可以利用天线特性来改善移动通信网络的性能，例如利用天线分集可以有效地克服传播环境引起的多径效应，利用天线下倾可以减小蜂窝网络中由于频率复用产生的同频干扰。

另外，不同的蜂窝网络（宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝）和不同的环境（市区、郊区、农村、山区等）将呈现出不同的无线电波传播特性。

我们可以用不同的传播模式来描述不同环境下的传播特性，预测传播路径损耗，提高覆盖质量。

这一章主要讨论和陆地移动通信有关的基站天线和无线电波传播的特性。

3.1 基站天线在陆地移动通信系统中，基站天线的辐射特性直接影响无线链路的性能。

基站天线的辐射特性主要有：天线的方向性、增益、极化等。

3.1.1 天线基本特性3.1.1.1 方向图当天线作为发射天线时，在空间各个方向上辐射的能量是不均匀的，而当天线作为接收天线时从空间各个方向上接收到的能量也是不均匀的。

天线的这种方向选择性可以用它的辐射方向图来描述。

辐射方向图就是在以天线为球心的等半径球面上，相对场强随坐标变量θ和φ（球面坐标系）变化的图形，如图3.1所示。

由于测试技术的原因，一般天线生产厂家只能提供二维的天线方向图，如图3.2所示。

在︒=0φ或︒90平面上的二维方向图通常称为子午面方向图（或垂直方向图），而在︒=90θ平面上的二维方向图通常称为赤道面方向图（或水平方向图）。

在具体工程设计中一般不使用三维方向图，但在移动通信无线网络优化中，为了能定量评价基站天线下倾后对干扰减少所起的作用，三维方向图是有用的。

图3.1 天线的三维方向图(a) 垂直方向图 (b) 水平方向图图3.2 天线的二维方向图为了完整地确定天线的辐射特性，需要在每一工作频率上，测量或计算出等半径球面上的绝对幅值，然后利用在最大辐射方向上测得的功率值对场的绝对幅度值归一化。

天线习题答案(樊振宏)

2θ0.5 = 79.6o
θ 4 = −131.5
2θ 0.5 = 131.5o − 48.5o = 83o
1.14
G = 20dB = 100 Ae =
1.15
λ2 G = 7.96(m2 ) 4π
2 Emax1 r =10 km 2 2 E2 = Emax 2 r = 20 km Emax1 = 2 ⋅ Emax 2 2 A ⋅S A 4 1 P 1 = e1 av1 = e1 ⋅ = P2 Ae 2 ⋅ S av 2 Ae 2 1 2 E1 = G1 Ae1 1 = = G2 Ae 2 8
cos( sin δ ) cos( sin δ ) ψ 2 2 × 2 cos( ) = × 2 cos(π cos δ ) E 面 YOZ 面， f E (δ ) = cos δ 2 cos δ
H 面 XOZ 面， f H (δ ) = 1× 2 cos(π cos δ ) E 面：
π
π
z
120 150 180 210 240
z
y
210 330 210 330 210 330 240 270 300 240 270 300 240 270 300
d=λ,
H 面：
等幅反相平行二元半波振子阵 fE(δ)
为圆心
（b）略
(c)等幅反相激励共线阵： d = λ / 2 时，ψ = kd cos δ + ξ = π cos δ + π
θ =0
= /2
D=
1.10
∫
π /2
0
cos 4 (θ )sin θ dθ
=
∫θ π
cos 4 (θ )d cos θ
=
2
∫

天线与电波传播作业

R 1km R 1000m Gt 20dB Gt 100
f 1GHz f 1e9Hz
Gr 15dB Gr 31.6
Pt 150 mW Pt 0.150W
在端口匹配，极化匹配情况下， Friis传输方程有
作业 2
其中
Pr Pt
4R
2
G0tG0r
Pr
4R
2
G0tG0r
U , S , r2 1 E , 2 r2
2
因此
E
,2
2
r2
U
,
根据方向系数的定义，可知
D , 4 U ,
Prad
作业 1
因此
E ,
2
D , Prad
60D , Prad
r
r
（1）天线在 R 10km 处的辐射电场强度为
E , r 10 k m
60 10 3 10 103
4.24
2
一般线极化波可表示为 ˆr xˆ
极化失配因子为
PLF
ˆi
ˆr
2
1 2
此时接收天线的最大接收功率为
Pr
4R
2
G0tG0r
ˆi
ˆr
2 Pt
1.35107W
0.135W
作业 3
短对称振子的电流分布为
Iz
zˆI
0
1
2 l
z
，利用
辅助函数法求短对称振子辐射的电磁场和辐射电阻，
并和电流元的结果进行比较。
Pt
C 0.3m
f
将上面的参数代入上面的表达式，可得
（1）接收天线的最大接收功率为
Pr
4R
2
G0tG0r Pt

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。

口径天线

天线与电波传播
场点M′的坐标也可用球坐标表示为 x=R sinθcosφ y=Rsinθ sinφ (4 -2 -3)
z=Rcosθ 将式（4 -2 -3）代入式（4 -2 -2）, 并考虑到远区条件, 则式（4 -2 -2）简化为 r≈R-(xS sinθcosφ+ySsinθsinφ) 般表达式为 (4 -2 -4)
代入（4 -2 -12）得方向系数为
S 3 D = 4π 2 ⋅ λ 4
天线与电波传播
所以口径利用系数 υ=0.75。可见口径场振幅三角分布与余弦分布相比，主瓣宽度展宽, 旁瓣电平降低, 口径利用系数降低。综上所述, 与相同口径面积的均匀分布相比, 口径场非均匀分布虽可以使旁瓣（H面）电平降低; 但主瓣展宽, 口径利用系数降低, 且不均匀分布程度越高, 这种效应越明显。 2. S为圆形口径时的辐射特性为圆形口径时的辐射特性为圆形口径时的辐射特性设圆形口径的半径为a, 如图 4 -8 所示。在圆形口径上建立极坐标系（ρS, φS）,则面元的坐标为
（4-1-7）
由于式（4 -1 -6）与（4 -1 -7）两等式右边在形式上相同, 故惠更斯元在E面和H面的辐射场可统一为
dE = j
E y ds 2λr
e − jkr (1 + cosθ )
（4-1-8）
因此, 惠更斯元的方向函数为
1 F (θ ) = (1 + cosθ ) 2
（4-1-9）
按上式可画出E面和H面的方向图如图 4 -3 所示。
θ
θ
天线与电波传播
120° 150 ° 90° 1 0.8 0.6 0.4 0.2 180°
0°
60 ° 30 °

天线与电波传播“思考练习”参考答案

V a + V AB = I A Z AA V BA = I b Z BB
Z BA = − VBA IA
V ZAB = − AB Ib
所以
Z BAVa Ib = Z BA Z AB + Z AA Z BB
等效电路（a）
等效电路（b）
同理，图（b）的电路方程为：
V V
a AB+ V NhomakorabeaBA
= IBZ
AA
14 . 13 10 + ≈ 0 . 76 < 1 35 . 36 28
该区域的辐射没有超过限值
5、用频谱仪和天线做场强测试时，该如何操作？如果用标准半波偶极子天线、用频谱仪和天线做场强测试时，该如何操作？增益2.13dBi，阻抗欧姆）测得欧姆）频点的电平值为42dBuV，对应的（增益，阻抗75欧姆测得100MHz频点的电平值为频点的电平值为，场强值为多少？场强值为多少？主要注意事项：调整接收天线的方向直到电平指示为最大值，主要注意事项：调整接收天线的方向直到电平指示为最大值，同时尽量减少人体对接收天线增益的影响。少人体对接收天线增益的影响。
I = V R = EL L ρ DH = σ E = σ EDH
J =
I DH
２、向一个电感线圈内部分别插入实心铜棒和实心铁棒，电感线圈的电向一个电感线圈内部分别插入实心铜棒和实心铁棒，感量会产生怎样的变化？为什么？感量会产生怎样的变化？为什么？
向空心电感插入介质时，有两种效应同时存在：向空心电感插入介质时，有两种效应同时存在：一种是由于介质的导电性，因法拉第电磁感应定律决定了介质表面存在感生电流，一种是由于介质的导电性，因法拉第电磁感应定律决定了介质表面存在感生电流，其磁场总是抵消外磁场，使原电感的电感量下降；其磁场总是抵消外磁场，使原电感的电感量下降；另外一种是插入介质的磁导率大于1，使原电感的平均磁导率增加，另外一种是插入介质的磁导率大于，使原电感的平均磁导率增加，从而增大了原电感的电感量。感的电感量。插入铜棒时不增加其平均磁导率，只是产生了反外磁场的感应磁场，因此电感量下降。插入铜棒时不增加其平均磁导率，只是产生了反外磁场的感应磁场，因此电感量下降。插入铁棒时，其平均磁导率大大增加，而因铁的电导率不高，其感应磁场不是很大，插入铁棒时，其平均磁导率大大增加，而因铁的电导率不高，其感应磁场不是很大，因此总的电感量是增加的。因此总的电感量是增加的。

天线与电波传播第1章习题详解

eA le E s i n
4

10 0
1 2 7V .39
（2）当接收天线与负载匹配时，传给负载的功率最大为：
Pmax
2 eA (127.39 106 ) 2 2.779 1011W 。 8Rin 8 73
1.15 某线极化天线接收远方传来的圆极化波，且天线的最大接收方向对准来波方向。天线的增益系数为 30dBi，效率为 A 1 ，接收点的功率密度为 1mW / m2 。试求（1）该天线的接收功率；（2）如果失配因子 0.8 ，则求出进入负载的功率。解：（1）线极化天线接收圆极化波，极化失配因子为天线的增益
4
1.11 有两副天线的方向函数分别为 f1 ( ) sin 这两副天线的半功率波瓣宽度。解：对于 f1 ( ) sin 令 f1
2
0.4 和 f 2 ( ) cos2 0.4 ，分别计算
0.4 ，在 90 时取最大值 f1max 1.4

将 F 代入得： D
4
2
F ( , )
0 0

2.56 sin d
2
F ( , )
0
2
天线增益： G D 2.43 1.8 甲、乙两天线的方向系数相同，甲的增益系数是乙的四倍，它们都以最大辐射方向对准远区的 M 点（1）当两天线辐射功率相同时，求其在 M 点产生的场强比（分贝表示）；（2）当两天线输入功率相同时，求其在 M 点产生的场强比（分贝表示）。解：设甲天线的方向性系数和增益系数分别为 D1 , G1 ，乙天线的方向性系数和增益系数分别为： D2 , G2 ， Pr1 、 Pr2 和 Pr0 分别为甲天线、乙天线和作为标准的无方向性点源天线的辐射功率。 Pin1 Pin2 和 Pin0 分别为甲天线、乙天线和作为标准的无方向性点源天线的输入功率。根据题意可知， D1 D2 ， G1 4G2 （1）当天线辐射功率相同时， P r1 P r2 P r0

第4章-大尺度衰落

GSM手持移动台(MS)接收机灵敏度典型值为：－102dBm 。
－100dBm相当于10－10mW。
6
习题
假定某接收机灵敏度为－100dBm，接收机输入阻抗为50Ω，不考虑天线损耗，试计算以dBμV计的接收机灵敏度。 (答案：7dB μV) ，相当于2.23 μV 10－10mW =10－13W
功率（dBm)=10lg ［功率（mW)/1mW］电平（dBμV)=20lg ［电平（μV）／1 μV］例如：某BS发射功率为20W，它相当于多少dBm? ［解］ BS发射功率（dBm）＝10 lg 20000=43dBm 。例如：某接收机可以接收到的最小信号为0.5μV，它相当于多少dB μV。（－6dB μV）
G(dBd)=G(dBi)－2.15
等效辐射功率ERP为：
ERP＝PtG／Gλ/2,dipole
20
4）天线的有效面积（口径，Ae）
天线的有效面积Ae：
Ae
D2 4
其中，D为天线的方向因子，对于无损耗天
线，G＝D。则，
G
4Ae 2
2 Ae 4 G
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远场条件
天线远场区指离天线足够远的区域。在远场处，球面波看上去像平面波。之所以发生这种“局部平面波行为”是因为：此时，球面波曲率半径是如此之大，在局部区域的相位波前近似为平面。满足条件时，可以将电磁波的传播看作像光线那样的射线传播。具体的条件由远场距离（df）确定为：
29
大气折射
在不考虑传导电流和介质磁化的情况下介质折射率为：
而εr与大气的温度，n湿度以r 及气压有关，而这些因素又是由大气高度决定的，因此n是大气高度的函数。
当一束电波通过折射率随高度变化的大气层时，由于不同高度上的电波传播速度不同，从而使电波射束发生弯曲，弯曲的方向和程度取决于大气折射率的垂直梯度dn/dh。这种由大气折射率引起电波传播方向发生弯曲的现象，称为大气对电波的折射。

天线与电波传播课后习题答案

对于匕(0)，当&=0时有最大值1。令
F(&) = —(+0. 4)二迢
2 7 2
可得2 39.8。，所以2⅛j=20 = 79.6%
1-1-13简述天线接收无线电波的物理过科。
解接收天线工作的物埋过程是，天线导体在空间电场的作用下产生感应电动势，并在导体表面激励起感应电流，在天线的输岀端产生电斥，在接收机冋路中产生电流，所以, 接收父线是一个把空间电磁波能量转换成髙频电流能量或导波能量的转换装置，其工作过程是发射犬线的逆过程C
(4)M点的电场与磁场Z间有如下关系：
E E
y9
<5)从电基木振子的远区辐射场表达式
S = j 2L sin%μ,
=j型巴Si叩严
入r
= Hg = E == O
电长度//入以龙子午Jfi&有关。
題1-1-1解图(二)
1-1-2一电基木振子的辐射功率为25 W,试求一20km处，"。，60。，90。的场强，0为射线与振子轴Z间的夹角。
1-1-12已知两副天线的方向函数分别是/；(0)"『0+0-5, £(&) =COS2f/ +0. 4,试计算这两副犬线方向图的半功率角2%5o
解首先将方向函数归一化.则由人(&)=Si『0+05和/W) =Z2& + 0.4,可得
对于F( 0),当&=：时冇最人值U令
町得0=48.5。，所以2IS=180" -2 X ¢/=83%
EITTj
]H^=T‰=1.6 X 105ττ= 6,29 x 10
1-1-3—基木振子密封在塑料盒中作为发射人线，用另一电基木振子接收，按人线极化匹配的姿求，它仪在与Z极化匹配时感应产生的电动势为最大，你怎样鉴別密封盒内装的是电基木振子还是磁基木振子？

天线与电波传播I-4-1

信号具有类噪声性。UWB信号具有极低的功率谱密度和伪随
机特性，这使其具有类似噪声的性质难以被截获，同时对其它现有的无线系统干扰较小。

时域特性好。时域窄脉冲具备良好的材料穿透能力，因此在
探测方面具有很好的应用；极窄的时域脉冲同时还意味着 UWB 技术具有提供比GPS和其他无线系统更高精度的定时潜力。
2
超宽带技术-Ultra-wideband, UWB
与传统窄带技术的区别：
1. 极大的系统带宽。带宽常常达数GHz，比任何现有的无线通信技术的带宽都大得多； 2. 典型的UWB信号是无载波窄脉冲。与当今通信系统中广泛采用的载波调制技术不同，IR-UWB技术使用上升沿和下降沿都很陡的基带脉冲直接通信，所以又称为基带传输技术或无载波技术．
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超宽带天线
印刷单极子天线
二维的单极子天线利用印刷电路板蚀刻而成，不需要从接地面打一个导通孔，在工程应用中方便许多，大多数采用的是微带线或是共面波导馈电。辐射体为圆形的单极子天线设计较为简单，调整圆形半径大小，就能决定天线的最低工作频率。通过将辐射体形状改为漏斗形、领结形、十字形、U形、心形、扇形、椭圆形等结构，则会进一步增加天线的阻抗带宽平面单极子天线结构简单、体积小、制作容易，最重要的是具有全向辐射特性。
典型的IR-UWB信号的时域波形
3
UWB优势

极高的通信数据率。UWB信号的脉冲宽度通常在亚纳秒量级，
由此可实现达100Mbps～lGbps的通信速率。

低复杂度、低成本。IR-UWB系统直接利用极窄脉冲来进行信
息传输，信号不需要上变频以及功放，因此可省去射频混频以及功率放大模块；在接收端也可以省去相对应的混频模块、复杂的时延和相位跟踪环等；