工程中常用的典型天线
天线类型以及重要指标
水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益
• 对于不同的传播环境、不同的地形地物，所选天线的 水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度和增益是不同的，一般 可遵循下面总的原则： – 水平波瓣宽度的选取：基站数目较多、覆盖半径较 小、话务分布较大的区域，天线的水平波瓣宽度应 选得小一点；覆盖半径较大，话务分布较少的区 域，天线的水平波瓣宽度应选得大一些。 – 垂直波瓣宽度的选取：覆盖区内地形平坦，建筑物 稀疏，平均高度较低的，天线的垂直波瓣宽度可选 得小一点；覆盖区内地形复杂、落差大，天线的垂 直波瓣宽度可选得大一些。
1 天线调节支架
基站天馈系统
抱杆（φ50~114mm）
3 接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
GSM/CDMA 板状天线
2 室外馈线 6 走线架
4 接地装置
5 馈线卡 7 馈线过线窗
主馈线（7/8“） 9 室内超柔馈线
8 防雷保护器 基站主设备
天线的方向性
• 天线的方向性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。
• 全向天线的水平波瓣宽度均为360°，而定向天线的常见 水平波瓣宽度有20°、30°、65°、90°、105°、120°、 180°等多种；
• 天线的垂直波瓣宽度一般在3～80°之间，基站天线采用 较多的是5°～18°之间的天线。
• 天线的增益是和天线的水平和垂直波瓣宽度密切相关 的，一般来说，天线的波瓣宽度越小，天线的增益越 大，因此在定这三个参数时，应该一起考虑。
32° (eg)
Peak
Peak - 3dB
Peak - 10dB
垂直面方向图
旁瓣
天线工程设计基础课件：阵列天线
性，根据电磁波在空间相互干涉的原理，把具有相同结构、
相同尺寸的某种基本天线按一定规律排列在一起，并通过适
当的激励达到预定的辐射特性，这种多个辐射源的结构称为
阵列天线。根据天线阵列单元的排列形式，阵列天线可以分
为直线阵列、平面阵列和共形阵列等。
阵列天线
直线阵列和平面阵列形式的天线常作为扫描阵列，使其主波
波束最大值方向，则
阵列天线
6. 2. 2 天线阵的分析
1. 均匀线阵的分析
相邻辐射元之间距离相等，所有辐射元的激励幅度相同，
相邻辐射元的激励相位恒定的线阵就是均匀线阵，如图 6.2所示。列天线图 6.2 均匀线阵
阵列天线
1 )均匀线阵方向图
若 n 个辐射元均匀分布在 z 轴上，这时单元的位置坐标
向图函数。当阵列单元相同时， f n (θ ， ϕ ) = f ( θ ， ϕ )，
对于均匀直线阵有 I n = I 0 ，上式可化为
阵列天线
其中
阵列天线
式(6－62 )为方向图乘积原理，即阵列天线的方向图函
数等于阵列单元方向图函数与阵列因子的乘积。 S (θ ， ϕ )
称为阵列因子方向图函数，它和单元数目、间距、激励幅度
单元共轴排列所组成的直线阵，阵列中相邻单元的间距均为
d ，设第 n 个单元的激励电流为 I n ej β n ，通过将每个阵列
单元与一个移相器相连接，使电流相位依次滞后 α ，
阵列天线
将单元 0 的相位作为参考相位，则 βn =nα 。由几何关系可
知，当波束扫描角为 θ 时，各相邻单元因空间波程差所引起
瓣指向空间的任一方向。当考虑到空气动力学以及减小阵列
天线的雷达散射截面等方面的要求时，需要阵列天线与某些
中波发射天线的种类及其技术特点
（１）取消了底座绝缘子、绝缘拉绳，大 大节省了占地面积，解决了我国土地资源 紧张、拆迁费用较高的难题。降低了整个 工程的总体投资。
（２）铁塔直流接地，使发射系统的放电 更加快速、有效。
（３）可以承受 １０００ｋｗ 以上的大功率发 射，节省了需要为大功率发射问题而进口 大型底座的人力和物力。
由此看来，我国广播事业的发展欣欣 向荣，中波天线的新技术、新产品也不断 涌现。我们广大工程技术人员，尤其是广 播设备领域的工程技术人员，必须多学习、 多实践、多思考，只有这样，我们才能跟上 这个伟大时代的前进步伐。
参考文献
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桅杆天线具有工艺简单、价格低廉的 优点，但在发射低频、大功率信号时，由于 桅杆较高，还需在塔身外加装天线笼，使得 底部压力很大，而增加了底座绝缘子的费 用。另外，拉线与地面呈 ４５ 度左右受力较 好，因此三方拉绳的占地面积也大。随着 我国广播覆盖面的增加，土地使用费用增 高造成了征地困难，这种桅杆天线在国内 的应用已经越来越少了。它逐渐被自立中 波天线所代替。 １ ． ２ 自立中波天线
２ 新型天线之一：并馈式自立中波天线
平面等角螺旋天线及巴伦的设计
平面等角螺旋天线及巴伦的设计随着无线通信技术的飞速发展，天线作为无线通信系统的重要组成部分，其性能和设计受到了广泛。
其中，平面等角螺旋天线（Planar Inverted-F Antenna，简称PIFA）以及巴伦（Balun）是两种常用的天线和平衡转换器设计。
本文将介绍这两种天线的特点、设计原理和参数，旨在帮助读者深入了解其优势和应用场景。
平面等角螺旋天线是一种常见的宽带天线，具有体积小、易共形、易集成等优点。
它由一个平面的辐射元和一个螺旋状的地面构成，通过调整辐射元和地面的尺寸以及螺旋的匝数，可以实现在宽频带内的良好辐射性能。
平面等角螺旋天线的辐射原理主要依赖于螺旋的电流分布。
当高频电流在螺旋上流动时，会产生一个向外扩散的磁场，从而形成辐射。
由于螺旋的等角特性，电流在整个螺旋上均匀分布，使得天线在宽频带内具有稳定的辐射方向图和阻抗特性。
平面等角螺旋天线的特点在于其宽频带性能和易共形性。
通过改变螺旋的匝数和辐射元的尺寸，可以覆盖较宽的频率范围，同时保持稳定的阻抗特性和辐射方向图。
在设计时，需要考虑的主要参数包括辐射元的尺寸、螺旋的匝数、介质基板的厚度和相对介电常数等。
巴伦是一种用于将不平衡的信号转换为平衡的信号，或反之亦然的平衡转换器。
在天线设计中，巴伦被广泛应用于将天线的不平衡信号转换为平衡信号，以实现更好的辐射性能。
下面以常见的威尔金森巴伦为例，介绍其设计原理和特点。
威尔金森巴伦是一种经典的巴伦设计，它利用两个对称的线绕线圈来实现不平衡到平衡的转换。
在线绕线圈的中心连接不平衡信号源，在线绕线圈的两侧连接平衡信号端口。
通过调整线圈的匝数和半径，以及源阻抗和负载阻抗的匹配，可以实现信号的高效传输。
威尔金森巴伦的特点在于其宽带性能和高效传输。
通过调整线圈的匝数和半径，可以覆盖较宽的频率范围，同时保持高效传输。
在设计时，需要考虑的主要参数包括线圈的匝数和半径、源阻抗和负载阻抗的匹配等。
平面等角螺旋天线和巴伦是两种常用的天线和平衡转换器设计，具有广泛的应用场景。
天线施工方案
天线施工方案1. 引言天线施工方案是指在无线通信领域中，针对天线工程的具体实施方案。
天线施工方案的制定对于保证通信质量、增强信号覆盖范围以及提高无线网络性能至关重要。
本文将介绍天线施工方案的一般步骤和要点，以帮助工程师们更好地进行天线工程的实施。
2. 天线选型在施工天线之前，首先需要进行天线选型。
天线的选型应根据具体的应用场景和需求来确定。
以下是一些常见天线类型：•定向天线：具有较高的增益和较窄的波束宽度，适用于需要长距离传输和准确覆盖的场景。
•喇叭天线：具有较宽的波束宽度和较低的增益，适用于近距离覆盖的场景。
•扇形天线：具有较大的水平覆盖范围和较小的垂直覆盖角度，适用于覆盖范围广泛的场景。
•线极化和圆极化天线：根据所需的天线极化方式来选择。
3. 天线布局与安装位置选择天线的布局和安装位置对信号覆盖和通信性能影响很大。
在布局时，应考虑以下几个因素：•避免天线之间的互相遮挡，以保证信号的传输质量和稳定性。
•根据实际场景和需求，合理选择天线的安装高度和角度，以最大程度地覆盖目标区域。
•注意防雷和地面接地，确保天线的安全性和稳定性。
4. 天线调试和优化在天线施工过程中，调试和优化是必不可少的环节。
以下是一些调试和优化的注意事项：•使用专业的天线调试设备来进行天线的定向调试和误差校正。
•根据实际测试结果调整天线的方向和角度，以达到最佳的信号强度和覆盖范围。
•针对特定的无线网络需求，可通过调整天线参数和配置来进行优化，例如调整天线的增益和极化。
5. 施工安全与维护在天线施工中，安全是首要考虑的因素。
以下是一些施工安全和日常维护的注意事项：•在天线安装过程中，使用安全工具和设备，确保施工人员的人身安全。
•定期对天线进行检查和维护，确保天线的工作状态正常，并及时处理故障。
•遵守相关安全规范和操作规程，提高施工人员的安全意识和应急响应能力。
6. 结论天线施工方案是无线通信系统中的关键环节，合理的天线选型、布局和调试优化对于保证通信质量和性能至关重要。
工程师必须要掌握的常用天线无源器件原理及功能
工程师必须要掌握的常用天线无源器件原理及功能工程师在无线通信系统的设计和维护中，需要了解天线和无源器件的原理和功能。
天线是将电磁能量从导线传输到自由空间的装置，而无源器件是在电路中不需要供电的元器件。
下面是工程师必须要掌握的常用天线和无源器件的原理和功能的介绍。
一、常用天线的原理和功能：1.简单天线：如半波长偶极子天线和单极天线。
原理是电流通过导线会在空间产生辐射，仿佛天线是一个辐射源。
常见于Wi-Fi路由器和收音机。
2. 方向性天线：如小型喇叭天线和Yagi天线。
原理是通过设计天线的形状和构造来实现特定的辐射方向性。
常见于通信基站和无线电测量设备。
3. 宽频带天线：如Vivaldi天线和螺旋天线。
原理是通过特殊的天线结构和构造实现宽频带的传输和接收功能。
常见于雷达和宽带通信系统。
4.衍射天线：如带状天线和光纤天线。
原理是利用天线和介质的交互作用，实现辐射和接收无线信号。
常见于射频传输和微波通信系统。
5.平面天线：如微带天线和贴片天线。
原理是将导体片固定在平面表面上，实现辐射和接收电磁波的功能。
常见于移动通信设备和卫星通信终端。
6.捕捉天线：如磁环天线和弹性天线。
原理是通过改变天线的物理位置或形状，实现对特定频段的信号捕捉和过滤。
常见于无线电接收器和RFID读写器。
二、常用无源器件的原理和功能：1.电阻器：原理是通过电阻材料的电阻值限制电流的流动，用于电路的调节和阻抗匹配。
2.电容器：原理是利用电场作用储存电荷，用于能量存储和电路的频率响应调节。
3.电感器：原理是利用电磁感应作用储存磁能，用于滤波和电路的频率响应调节。
4.变压器：原理是通过线圈的磁场耦合实现输入和输出电压的变化，用于电压转换和隔离。
5.二极管：原理是利用半导体的PN结实现单向电流导通，用于电流控制和电路开关。
6.晶体管：原理是利用半导体材料的输运特性实现电流放大，用于信号放大和电路控制。
7.三极管：原理是在晶体管的基础上添加了一个控制接口，实现电流的放大和控制功能。
常用天线无源器件介绍
耦合度
15dB：15 ± 0.8dB； 20dB：20 ± 0.8dB
30dB：30 ± 1.0dB
6dB ：< 1.7dB； 10dB ：< 0.7dB
插损(含分配比)
15dB ：< 0.3dB； 20dB ：< 0.2dB
水仙花型
标准型
壁画型
二、天线产品－室外天线
施主天线
➢窄波束、方向性强 ➢高前后比
线性互易元件树状图
线性互易元件
功率分配器件 微波滤波器件
微波谐振器件
连接匹配元件
功分器
耦合器 微波分支器 双工器 合路器 终端负载 衰减器 阻抗匹配元件
微带
腔体
腔体
微带
匹配负载 失配负载 短路负载
定向
同轴
同轴线匹配负载 微带匹配负载
一、天线原理－电路参数
隔离度 : 是某一极化接收到的另一极化信号的比例
1000mW (即 1W)
该例子中，隔离度为： 10log(1000mW/1mW) = 30dB
1mW
一、天线原理－电路参数
无源交调（PIM）：
当两个频率f1和f2输入到天线，由于非线性效应，天线辐射的信号 除频率 f1 和 f2 外，还包括有其他频率，如 2f1-f2 和 2f2-f1 (3阶 ) 等。
所有端口阻抗匹配 有隔离电阻 中
输入口匹配
空气介质，无焊 点 高
四、耦合器介绍
定向耦合器
➢ 定向耦合器常用与对规定流向微波信号进行取样，主要目 的是分离及隔离信号，或是相反地混合不同的信号，在无 内负载时，定向耦合器往往是一四端口网络．
探地雷达天线说明
RAMAC/GPR天线配置说明MALA地质雷达硬件主要由RAMAC/GPR控制单元（标准配置CUII主机）、天线及显示器（Monitor监视器或笔记本电脑）组成。
控制单元必须要配备的，它能兼容所有的天线，包括地面（屏蔽和非屏蔽天线）和孔中天线；天线可根据工程的需要来选择。
一．RAMAC/GPR非屏蔽天线RAMAC/GPR非屏蔽天线是低频天线，主要用于深层探测。
典型的非屏蔽天线有25MHz、50MHz、100MHz、200MHz天线。
所有的RAMAC/GPR非屏蔽天线均使用同样的发射机及接收机、光纤、玛拉测链、天线分离架及主控单元。
天线重量轻，适用于单人操作。
收、发天线容易分离，可以采用CMP法（共中心点）计算速度。
非屏蔽天线可应用于土木建筑、地质学及水文地质学等行业，主要用来进行野外的中深部地质勘查，地质调查及深部管线、管道探测。
1. 25MHz非屏蔽天线该天线典型测深为40~50米，主要用于深部地质勘察，地质分层及基岩探测。
该天线分成三段，运输及携带极为方便。
尺寸：4.06×0.20×0.07m重量：3.85kg（单只）2. 50MHz非屏蔽天线该天线典型测深为30～40米，主要用于中深部地质勘察，地质分层及基岩探测。
它由三部分组成，运输及携带极为方便，且重量轻，可以单人操作。
尺寸：2.06×0.20×0.07 m重量：2.65kg（单只）3. 100MHz非屏蔽天线该天线典型测深10～20米，它的测深及分辨率都比较适中，应用范围比较广泛，可用于陆地及水下探测，喀斯特地貌研究，湖底形态调查，深部管线探测及基岩探测。
尺寸：1.04×0.16×0.04 m重量：1.10 kg（单只）4. 200MHz非屏蔽天线该天线典型测深5~6米，它的特点是重量轻，分辨率高。
主要用于电缆、管道及空洞探测，大坝浅层质量检测及路面检测等。
尺寸：0.54×0.16×0.04 m重量：0.55 kg（单只）5. RTA50超强地面耦合天线该天线的典型测深为40～50米，地下介质情况好的时候可以探测到近70米的深度，主要用于深部地质勘察，地质分层及基岩探测等。
天线的种类及选型
1.天线的基本原理天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。
在移动网络通信中从基站天线到用户手机天线，或从用户手机天线到基站天线的无线连接，它的运行质量在整个网络运行质量中所占的位置是十分明显的。
因此，网络优化也就自然与天线密切相关。
在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。
同一副天线既可以辐射又可以接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。
在选择基站天线时，需要考虑其电气和机械性能。
电气性能主要包括：工作频段、增益、极化方式、波瓣宽度、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、副瓣抑制、零点填充、回波损耗、功率容量、阻抗、三阶互调等。
机械性能主要包括：尺寸、重量、天线输入接口、风载荷等。
基站所用天线类型按辐射方向来分主要有：全向天线、定向天线。
按极化方式来区分主要有：垂直极化天线（也叫单极化天线）、交叉极化天线（也叫双极化天线）。
上述两种极化方式都为线极化方式。
圆极化和椭圆极化天线一般不采用。
按外形来区分主要有：鞭状天线、平板天线、帽形天线等。
在继续论述天线相关理论之前必须首先介绍各向同性（Isotropic）天线。
各向同性天线是一种理论模型，实际中并不存在，它把天线假设为一个辐射点源，能量以该点为中心以电磁场的形式向四周均匀辐射，为一球面波。
另外全向天线并不是没有方向性，它只是在水平方向为全向，但在垂直方向是有方向性的。
它与各向同性天线是两个不同的概念。
半波振子是基站主用天线的基本单元，半波振子的优点是能量转换效率高。
为了便于介绍，先从天线的几个基本特性谈起。
（见下图）1.1天线的基本特性1.1.1 天线辐射的方向图天线辐射的电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。
用辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为相位方向图。
天线方向图是空间立体图形，但是通常用两个互相垂直的主平面內的方向图来表示，称为平面方向图。
天线
天线科技名词定义中文名称：天线英文名称：antenna定义1：用金属导线、金属面或其他介质材料构成一定形状，架设在一定空间，将从发射机馈给的射频电能转换为向空间辐射的电磁波能，或者把空间传播的电磁波能转化为射频电能并输送到接收机的装置。
应用学科：船舶工程（一级学科）；船舶通信导航（二级学科）定义2：在糖生物学中特指糖蛋白中N-糖链的“核心”结构上延伸出的分支糖链。
应用学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；糖类（二级学科）定义3：无线电发射或接收系统中辐射或接收无线电波的部分。
应用学科：通信科技（一级学科）；通信原理与基本技术（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片天线天线（antenna)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）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。
在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。
无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。
一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。
同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
这就是天线的互易定理。
目录分类电磁波的辐射对称振子天线方向性的讨论天线方向性天线方向性增强增益波瓣宽度前后比天线增益的若干近似计算式上旁瓣抑制天线的下倾天线的背射双极化天线极化损失极化隔离天线的输入阻抗Zin天线的工作频率范围（频带宽度）移动通信常用的天线板状天线a 基站板状天线基本技术指标示例b 板状天线高增益的形成高增益栅状抛物面天线八木定向天线室内吸顶天线室内壁挂天线电波传播的几个基本概念自由空间通信距离方程超短波和微波的传播视距传输线的几个基本概念传输线的种类传输线的特性阻抗馈线的衰减系数匹配概念反射损耗电压驻波比平衡装置天线的原理同名歌曲同名电影1基本信息剧情同名电影2基本信息剧情简介分类电磁波的辐射对称振子天线方向性的讨论天线方向性天线方向性增强增益波瓣宽度前后比天线增益的若干近似计算式上旁瓣抑制天线的下倾天线的背射双极化天线极化损失极化隔离天线的输入阻抗Zin天线的工作频率范围（频带宽度）移动通信常用的天线板状天线a 基站板状天线基本技术指标示例b 板状天线高增益的形成高增益栅状抛物面天线八木定向天线室内吸顶天线室内壁挂天线电波传播的几个基本概念自由空间通信距离方程超短波和微波的传播视距传输线的几个基本概念传输线的种类传输线的特性阻抗馈线的衰减系数匹配概念反射损耗电压驻波比平衡装置天线的原理同名歌曲同名电影1基本信息剧情同名电影2基本信息剧情简介展开编辑本段分类①按工作性质可分为发射天线和接收天线。
种单极鞭状天线分析与设计
种单极鞭状天线分析与设计一、引言天线是无线通信系统中非常重要的组成部分，其作用是将无线电波转换为电磁波并向周围空间辐射出去，同时也将接收到的电磁波转换为无线电波并传送给接收器。
因此，天线的性能直接影响到无线通信系统的稳定性和通信质量。
本文将介绍一种常用的单极鞭状天线，包括其特点、原理、分析方法和设计过程等，旨在为无线通信领域的工程师和爱好者提供一些参考和指导。
二、单极鞭状天线的特点和原理2.1 特点单极鞭状天线是一种常用的天线类型，其主要特点包括：•结构简单，易于制造和安装；•适用于低频和中频段的无线通信系统；•由于是单极性天线，其辐射方向和接收方向不受限制，可在全向性范围内进行辐射和接收。
2.2 原理单极鞭状天线是一种共振天线，其原理是利用天线本身的电容和感性来构成一个简谐振荡回路，从而实现将电信号转化为电磁波并辐射出去，或者将接收到的电磁波转化为电信号并传输给接收器。
具体来说，单极鞭状天线的基本原理是电流振荡产生电磁场，电磁场在空气中形成电场和磁场的相互作用，并形成电磁波进行辐射。
而单极鞭状天线的振荡电流主要在其极点处，因此极点处的电磁波辐射最强，同时也是接收信号最强的地方。
三、单极鞭状天线的分析方法3.1 传输线模型传输线模型是一种常用的分析单极鞭状天线的方法。
其基本原理是将天线和传输线看做一个整体，通过传输线的特性参数来计算天线的阻抗和辐射功率等参数。
具体来说，传输线模型可以分为两种：开路电平传输线模型和短路电平传输线模型。
其中，开路电平模型适用于电长较小的天线，短路电平模型适用于电长较大的天线。
3.2 辐射截面法辐射截面法是另一种常用的分析单极鞭状天线的方法。
其基本原理是将天线看作一个大型扁平模型，通过计算其在垂直于极点方向上的辐射截面面积来得到其辐射功率。
辐射截面法适用于电长较大的天线，通常应用于射电望远镜和雷达天线等大型天线的分析设计中。
四、单极鞭状天线的设计过程4.1 电路分析在设计单极鞭状天线之前，需要先进行电路分析，包括：•计算天线的共振频率和阻抗；•确定天线的长度和直径；•决定天线与传输线的连接方式。
基站天线类型
基站天线类型根据所要求的辐射方向图（覆盖范围），可以选择不同类型的天线。
下面简单地介绍蜂窝移动通信系统中基站最常用的天线类型：全向天线、定向天线、特殊天线、多天线系统。
（1）全向天线全向天线在水平各个方向上功率均匀地辐射，因此水平方向图的形状基本为圆形。
不过在其垂直方向图上，可以看到辐射能量是集中的，因而可以获得天线增益。
全向天线一般由半波振子排列成的直线阵构成，并把按设计要求的功率和相位馈送到各个半波振子，以提高辐射方向上的功率。
振子单元数每增加一倍（相应于长度增加一倍），增益增加3dBd。
典型的增益值是6-9dBd。
受限制的因素主要是物理尺寸，例如9dB增益的全向天线，其高度为3m。
（2）定向天线这类天线的水平和垂直辐射方向图是非均匀的，它经常用在扇形小区，因此它们也经常称为扇区天线。
辐射功率或多或少集中在一个方向。
在蜂窝系统中使用方向天线有两个原因：覆盖扩展及频率复用。
使用方向天线可以改善蜂窝移动网中的干扰。
定向天线一般由直线天线阵加上反射板所构成（如图2-6所示）或直接采用方向天线（如八木天线）。
定向天线的典型增益值是9-16dBd。
结构上一般为8-16个单元的天线阵。
图2-6 定向天线（3）特殊天线第三种天线用于特殊用途，例如用于室内覆盖、隧道覆盖等等。
它们的辐射方向图是根据用途来选择天线类型使其适应要求。
特殊天线的一个例子是泄漏同轴电缆，它能起到连续不断地覆盖的作用，以解决室内或隧道中的覆盖问题。
泄漏电缆适用于任何形式的或是封闭形式的、需要局部限制的覆盖区域。
（4）多天线系统多天线系统是许多单独天线形成的合成辐射方向图。
这种系统最简单的类型是在塔上相反方向安装两个方向性天线，通过功率分配器馈电。
其目的是用一个小区来覆盖大的范围，例如沿一条街道，它比用两个小区情况所使用的信道数要少。
八木天线在工程中的实际应用
八木天线在工程中的实际应用
八木天线是一种常用的定向天线，其主要特点是具有高增益和窄波束宽度。
在工程中，八木天线被广泛应用于以下领域：1.通信系统：八木天线可以用于无线通信系统中的基站天线，提高信号传输的可靠性和覆盖范围。
2.雷达系统：八木天线可以用于雷达系统中的天线，提高雷达的探测距离和精度。
3.卫星通信：八木天线可以用于卫星通信系统中的地面站天线，提高卫星信号的接收质量和传输速率。
4.无线电测向：八木天线可以用于无线电测向系统中的天线，实现对无线电信号的定向测量和定位。
5.无线电电视：八木天线可以用于无线电电视接收器中的天线，提高电视信号的接收质量和清晰度。
总之，八木天线在工程中的应用非常广泛，可以提高无线通信、雷达探测、卫星通信、无线电测向和无线电电视等领域的性能和效率。
单极子天线的设计
第五章 常用单极子天线的设计与实例§5.1常用的单极子天线...........................................................................................................- 2 - §5.1.1单极子天线..........................................................................................................- 2 - §5.1.2单极子天线的辐射场和电特性...........................................................................- 4 - §5.1.3单极子天线的馈电方法.....................................................................................- 11 - §5.2宽频带平面单极子天线的设计......................................................................................- 13 - §5.2.1 具有切角的平面单极子天线................................................................................- 14 - §5.2.2 具有短路节加载的平面单极子天线....................................................................- 17 - 5.3 总结....................................................................................................................................- 22 -§5.1常用的单极子天线§5.1.1单极子天线单极子（Monopole ）天线或称为直立天线是垂直于地面或导电平面架设的天线，已广泛应用于长、中、短波及超短波波段。
$0第04章-常用线天线-4.7螺旋天线
3
圆极化波具有下述重要性质: (1)圆极化波是一等幅旋转场,它可分解为两正交 等幅,相位相差90°的线极化波; (2)辐射左旋圆极化波的天线,只能接收左旋圆极 化波,对右旋圆极化波也有相对应的结论; (3)当圆极化波入射到一个平面上或球面上时, 其反射波旋向相反,即右旋波变为左旋波,左旋波变 为右旋波.
s
q|θ=0°=1,即
c λ+s = c 1 l0
(3―2―4)
计算两相邻圈的轴向辐射场的总相差时将上式代入, 即得
ψ
∑
= β1l0c
s ) = 2π
(3―2―5)
21
式中,β1l0为相邻两圈之间电流相位差,ks为相邻两 圈之间射线行程差所产生的相位差.可见式(3―2―4) 也是保证各圈的辐射场能在轴向同相叠加的条件,即 满足普通端射阵条件.但这时的方向系数并不是最大, 按汉森-伍德耶特强方向性端射阵的条件,要在轴向有 最大方向系数,第一圈和最后一圈的场强应有一附加 相位差π,据此,相邻两圈的相位差应为
24
当然,在vφ1=vφ1opt时,不能保证圆极化的条件,不 过当圈数N较大时,式(3―2―4)和式(3―2―7)是 相差不大的.以上是轴向辐射状态的螺旋天线能在较 宽频带工作的重要原因. 根据大量测试可得出有关螺旋天线的方向系数, 波束宽度等经验公式.下面介绍工程上常用的估算公 式,这些公式适用于螺距角α=12°~16°,圈数N>3, 每圈长度l0=(3/4~4/3)λ.
17
当l0=(0.8~1.3)λ时,T1模占优势,T1模表示每圈螺 旋线的电流相位变化一个周期,这时T0模很快衰减, 天线上的电流接近行波分布,在天线轴向有最大辐射, 即本节所讨论的轴向模螺旋天线.当l0>1.3λ时,T2模 被激励起来,T2模表示在一圈螺旋线上有两个周期的 相位变化,随着l0/λ的增大,T2模取代T1模而占支配地 位,这时的方向图变为圆锥形,如图2―2 ― 21(c) 所示.
天线介绍-工程用
802.11 LAN基本射頻特性及對天線需求
• 傳輸頻帶：總和為2.400 ~ 2.495 GHz • 運用跳頻(Frequency Hopping)和直序（Direct Sequence）方式通訊： 增加用戶數和減少干擾 • 高速LAN以直序（Direct Sequence）通訊方式為主 • 傳輸功率：1000mW（30dBm），100mW（20dBm），1mW（0dBm ） • 接收靈敏度：-80dBm • 模組有提供控制信號，可選擇接收效果較好的天 • 沒有最小通訊距離要求，通常希望距離愈遠愈好 • 通訊協定較BLUETOOTH不嚴謹，系統間的共通性較差，未指定天 線數量及特性需求 USA:2.40~2.4835 Europe:2.48~2.4835 Japan:2.473~2.495
天線位置圖
常見藍芽天線
偶極天線(Dipole) 偶極天線
偶極天線的外觀通常是圓柱狀或是薄片狀，其在天線底端有一轉接 頭做為能量饋入的裝置，另外一種天線外接方式是使用可旋轉式轉 接頭，這種方式的優點在於天線可以依照使用需求做任意角度的旋 動並藉以提高傳輸效果，但是其缺點在於可旋轉式接頭的成本較高。 偶極天線的長度與其操作頻率有關，一般常用的設計是使用半波長 或四分之一波長來做為天線的長度。另外，偶極天線亦可以應用平 面化的設計方式將藍芽天線設計為可焊接在電路板上的 SMD(Surface-Mounted Device)元件，或是直接在PCB電路板上以簡 單的微帶線(Microstrip Line)結構來設計天線，如此可得到低成本的 隱藏天線，並有助於產品外觀的多樣化設計。
一般而言0dBd=2.5~3dBi,亦有dBd=dBi-2.1的算 法 0dB並不表示沒有增益.
專有名詞
Pattern:在測試天線Gain時旋轉天線360°所得值連 接圖,一般天線均要求為0mni即各角度均等值,但 有些指向性天線只在某一方向有作用.
卫星通信中常用的面天线
卫星通信中常用的面天线作者：韦鹏宽陈金来来源：《卫星电视与宽带多媒体》2019年第18期【摘要】本文从面天线的作用入手，列举了喇叭天线、抛物面天线、卡赛格伦天线和喇叭抛物面天线四种面天线，介绍了几种面天线的组成和工作原理，还对卡赛格伦天线和喇叭抛物面天线的优缺点进行了着重分析。
【关键词】卫星通信;线天线;面天线对于使用无线电波通信来讲，要想接收或发射电波，必须使用天线。
由于线天线使用的最高频段只能是超短波段，也就是米波段，对于频率更高的微波段来讲，由于波长较短，在传播过程中其绕射能力很弱，电波主要以直射方式传播，自然界中的雨、雪、雾的几何尺寸与其波长大小相当，电波和此相遇，就会对其产生较强的反射和折射作用，改变电波的传播方向，影响通信质量。
鉴于这种情况，在微波段，要实现有效通信，就需采用方向性很强的面天线。
1. 喇叭天线结构上最简单的面天线就是喇叭天线，它是通过把波导壁逐渐张开并延伸而形成的。
依据惠更斯原理，如果把波导管从终端开口，理论上就可以形成一个辐射器。
但是，由于开口波导的电尺寸小，并且在波导开口处波的传播条件发生突变还会形成严重的反射，导致其辐射特性差，所以开口波导不能直接当作天线使用。
喇叭天线是将波导逐渐张开而形成的，这样平缓地张开可以改善波导与自由空间在开口面上的匹配情况，可以有效改善波导的末端反射状况，再加上喇叭的口面较大，可以形成较好的定向辐射，从而取得良好的辐射特性，因此喇叭天线在微波天线中得到了广泛的应用。
喇叭天线具有结构简单、频带较宽、功率容量大、调整与使用方便等诸多优点，既可以作为独立天线，也可以用作反射面天线和透镜天线的初级辐射器（即馈源），还能用作收发共用的双工天线。
特别是新型的多模喇叭和波纹喇叭，其矩形口面具有几乎为旋转对称的方向图，有利于提高组合天线的效率及增益系数，以适合卫星通信和无线电天文学等对天线特性的更高要求。
2. 抛物面天线抛物面天线是一种单反射面型天线，其主体结构为“主反射面+馈源”，主反射面是指轴对称的旋转抛物面，馈源通常是指喇叭天线或喇叭天线阵列。
微带天线在电气工程领域的应用
微带天线在电气工程领域的应用微带天线是一种非常常见且应用广泛的天线类型，它在电气工程领域有许多应用。
以下是一些常见的微带天线应用：1.通信系统：微带天线广泛应用于无线通信系统，包括手机、卫星通信、WiFi、蓝牙和移动通信等。
由于微带天线结构紧凑，重量轻，频率选择性好，适用于各种频段的通信系统。
2.雷达系统：微带天线在雷达系统中的应用也非常广泛。
由于微带天线能够提供宽带性能和较高的增益，能够实现较高的分辨率和探测距离，因此非常适用于雷达系统中的发射和接收功能。
3.航空航天技术：微带天线在航空航天领域应用广泛，比如在卫星通信系统中被用于地面站，以接收和发送卫星信号。
微带天线还被用于航空器上，用于通信、导航和遥测等应用。
4.车载系统：微带天线在车载系统中的应用也非常常见。
比如在车载通信系统中，可将微带天线安装在汽车外部，用于接收和发送无线信号。
此外，微带天线还用于车载雷达系统、车载导航系统等。
5.医疗领域：微带天线也在医疗领域有一些应用。
比如在医疗设备中，可以将微带天线用于无线通信或传感器的连接。
微带天线结构的小巧和良好的频率选择性使其成为医疗设备中的理想选择。
6.安防系统：微带天线也常常被用于安防系统中。
比如在监控摄像头中，微带天线可用于视频的无线传输，提供更灵活的布局。
另外，微带天线也可以用于安防传感器的无线传输，如门磁、红外传感器等。
7.无人机技术：微带天线在无人机技术中也有重要应用。
无人机需要传输数据和控制信号，以及接收图像和视频传输。
微带天线因其小巧的结构和良好的性能，成为无人机中常用的天线类型。
以上仅是微带天线在电气工程领域中的一些常见应用，实际上微带天线的应用非常广泛，几乎涵盖了电磁波传播的各个领域。
由于微带天线具有体积小、重量轻、频率选择性好等优点，因此在现代电气工程领域被广泛应用。
第九章-典型线天线
第九章 典型线天线9.1 折合振子（Folded-dipole ）折合振子是由两个平行的靠得较近的半波振子在末端连接起来所构成。
如下图所示。
它可看作是由一根长为2/λ的短路传输线在a 、b 两点处左右拉开形成。
因此，在折合振子的两端a 、b 两点处为电流波节点，中间为波腹点，并且折合振子两线上的电流等幅同相。
图9.1 折合振子示意图由于折合振子是两个平行且靠得很近的半波振子构成，对于远区场，两个对称振子间距很小，其波程引起的相位差可以忽略，因此，折合振子的辐射场相当于两个对称振子辐射场之和，其方向图形状与半波振子方向图相同。
折合振子输入阻抗的解析分析方法主要有两种，一是耦合振子理论方法，一是等效电路法。
耦合振子理论方法：根据耦合振子理论，当两振子上的电流等幅同相时，天线的辐射阻抗为两振子辐射阻抗之和：21r r r Z Z Z +=，式中， ⎩⎨⎧+=+=2221212111Z Z Z Z Z Z r r (9-1) 当间距s 很小时，21122211Z Z Z Z =≈=，故114Z Z r ≈，即：折合振子的总辐射阻抗为单个半波振子辐射阻抗的4倍。
对于半波振子，其辐射电阻就是其输入电阻，则有：Ω≈Ω=×==3004.2921.734411R R in其虚部可调节振子长度或采用调谐电路予以抵消。
另一方面，因为s 很小，折合振子的两线可等效为一根线，其上电流振幅是m I 2，由辐射功率：L =L =r m m m r R I R I R I P 211211221)4(21)2(21=== (9-2) 同样可得：114R R in =等效电路法折合振子的基本工作特点如同一个不平衡传输线，可把线上电流分解成两种模式：一是传输线模式（奇模激励），一是天线模式（偶模激励）。
图9.2 折合振子等效电路图传输线模式见图(b)，由端口a-b 或e-f 向短路端看去的输入阻抗为)2/tan(0L jZ Z t β= (9-3)式中，l 是折合振子天线的长度，即双线传输线的长度，0Z 是双线传输线的特性阻抗。
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经验公式，是归于输入电流
I0 的
RD.0 AD 4h
6－11
式中系数 AD 主要决定于地表面的情况，地面较潮湿时 AD 值较小
可取为2，地面干燥时 AD 值较大可取为7。
直立天线的辐射电阻 Rr，我们是按相应对称振子的辐射电阻 折半计算的，该辐射电阻是以波腹电流 In为基准的。现在我们把
辐射电阻也归于输入电流，记为 Rr.0 ，则
按下式估算。
X in
j 1 2
Z 0 ct gh
对于一般情况（ h 0.35 ），
sh(2h) sin(2h)
X in
j
1 2
Z0
ch(2h) cos(2h)
式中
Z0
60 ln
2h R0
1
, R0 为天线截面半径；
Rr.0
Z
0
h
1
sin 2
2h
h
6－13
2/直立天线的性能改善
直立天线的高度h，因天线工作于长波、中波波段时波长很
6－3
鞭状天线主要是便于携带，用于短波段高端及超短波的近距 离通信，它不是典型的长、中波段天线。
6－4
1/直立天线的特性参量
如果把地表面看做理想导电平面，那么直立天线与其镜像
（正象）刚好构成为一个对称振子。直立天线高度h就是振子一臂
长l，再把计算对称振子辐射场公式中的 角换作观察线与地面的
夹角（与 互为余角），则可写出直立天线辐射场的表达式
6－6
我们同样可以借助于对称振子天线的相关结论，求得直立天 线的各项工作特性参量。
辐射电阻 把地面看做是无限大的理想导体平面时，直立天线的辐射情 况与自由空间中的对称振子的辐射情况相同，只不过对于直立天 线只考虑地表面以上空间。因此直立天线的辐射电阻应为相应对 称振子的一半（因为辐射功率求算时的积分区间只计算一半）。 例如，直立天线 h 0.25 时，它的辐射电阻
直立天线的方向系数为相应对称振子方向系数的2倍，这是因 为二种情况主向r远处的能流密度相同，而辐射功率均分的能流密 度，对于直立天线辐射功率为相应对称振子的一半。
有效高度 天线的有效高度（长度）是一个等效概念，它是把天线不均 一的电流分布折算成均一分布时天线的等效长度，其前提是天线 的主向及主向辐射强度不变。有效高度是直立天线，特别是鞭状
线 h ，对式中三角函数作级数展开并略去高幂项，则得
he
1 2
h
用于广播发射的塔杆天线不能用上式来计算有效高度，因为
辐射功率很大，天线导体的损耗功率不能忽略，天线上的电流分
布要用有损线的双曲函数规律来表示。为减弱广播发射用塔杆天
线向高空的辐射，以免接收点场强因天波分量的干涉产生衰落现
6－10
象，通常取塔杆天线高度
Rr.0
Rr
sin2 h
天线的输入功率 Pin 应为天线辐射功率 Pr 与损耗功率 PD 之和，即
Pin Pr PD
1 2
I 0 2 Rin
1 2
I 0 2 Rr.0
1 2
I
2 0
RD.0
∴
Rin Rr.0 RD.0
这个求输入电阻Rin的公式也只能作为估算用。
6－12
输入电抗，仍可按有损耗传输线来处理，当 h 0.35 时，可
6－8
天线的重要参量。以直立天线的输入电流 I0 作为折算基准，天线 上任意位置处的电流 I(z) 为
I(z)
In
sin
(h
z)
I0
sin h
sin
(h
z)
6－9
根据有效高度的折算概念，以 I0 为基准
h
I 0he 0 I
1 cos h
sin h
式中相移常数 2 / 。若直立天线的高度，特别是鞭状天
方向系数
Rr
1 73.1 36.6 2
可利用由辐射电阻来求方向系数
D 120 1 Rr
Fm 2 (,)
6－7
仍以 h 0.25 的直立天线为例，其辐射主向沿地表面（ 0）， 方向函数最大值 Fm (,) 1，因此方向系数为
D 120 1 12 3.28 36.6
一般鞭状天线很难做到 h 0.25 ，当 h 时，即极短鞭状天线 的方向系数 D 3 。
6-8 口径面天线
[用于6.11]
6－2
6-1 直立天线
在地表及其以上空间，是利用辐射电磁波实现无线电信的最 主要区域。而电磁波的三种基本传播方式对不同频率段的电磁波， 其传播、衰减特性不同。或者说不同波段的电磁波适合不同的传 播方式，那么也就对使用什么程式的天线提出了要求。
长波和中波波段，采用地表面波传播方式，电磁波的传播稳 定且距离远。地表面波要求天线辐射垂直极化波，因为地面对水 平极化波的衰减大（水平极化波在地面产生的感生电流大）。这 就要采用垂直地面的直立架设的天线。图示为几种典型的直立天 线，如用于广播发射的塔杆天线图（a），用于中小功率通信电 台的伞形天线图（b）和“T”形天线图（c），用于移动通信台的 鞭状天线图（d）等。
长，难于做到h与波长 相当。用于超短波段的鞭状天线，为了
使天线小巧便携也远小于工作波长。这样它们的辐射电阻Rr,0较 小，损耗电阻RD,0较大，天线效率很低。改善直立天线性能的途 径则是提高辐射电阻和减小损耗电阻。具体办法一种是给天线加 顶负载；另一种办法则是给天线中间加感，这种方法多用于鞭状 天线。
第六章 工程中常用的典型天线
6-1 直立天线
[用于6.2 ]
6-2 利用天波实现短波远程通信的天线
[用于6.3，6.4 ]
6-3 引向天线
[用于6.5 ]
6-4 用于电视发射的旋转场天线
[用于6.7]
6－1
6-5 移动通信用天线
[用于6.8]
6-6 隙缝阵列天线
[用于6.9]
6-7 微带天线简介
[用于6.10.1]
h 0.53
这样使主瓣更窄。工程上称之为抗衰落天线。
输入阻抗
输入到天线的功率，除去辐射部分外其余部分就是损耗功率。
这个损耗功率包括天线导体的欧姆损耗，天线附近其他导体及介
质引起的损耗，还有相当一部分是地面上的感生电流（从传输线
的角度可看做是大地回路电流）的损耗。可见严格地分析计算天
线的损耗电阻是相当复杂和困难的，下面给出的估算损耗电阻的
E j 60In cos(h sin ) cos h ejr
r
cos
可得到直立天线的方向函数
F(,) cos(hsin ) cos h
cos
其方向图就是直立的对称振子的方向图，不过地面以下没有意义。
6－5
对于用于广播发射台的塔杆天线，因其辐射功率很大（可达 数十千瓦，乃至数百千瓦），为改善地面导电性能，一般要铺设 金属地网。一般是在天线底端地面下0.2～0.5米深度处，呈放射 状铺设15～150根半波长的多股铜绞线。这本身也减小了地面电 阻，从而减少了地面的损耗，提高了天线的效率。