天线原理及应用1PPT课件
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什么是天线?
• 把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…... • 收集无线电波并产生电信号
Blah blah blah blah
4
天线的作用
将传输线中的高频电磁能 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。
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
11
四.自由空间中的电磁波
１. 无线电波
wk.baidu.com
垂直极化
水平极化
+ 45度倾斜的极化
- 45度倾斜的极化
18
19
1. 双极化天线
两个天线为一个整体 传输两个独立的波
V/H (垂直/水平)
倾斜 (+/- 45°)
20
2.极化损失
当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，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，即只能接收到来波的 一半能量；
波长
15
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。
16
为什么GSM使用垂直极化天线？
网络质量是通信企业生命线
天线原理及应用
网络部 基站班 2011年12月
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总体概述
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2
目录
一
天线原理及参数
二
基站天线实际应用
三 基站天馈线故障类型 四 天馈维护知识及案例
3
一.无线通信组网中天线的作用
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
1/4波长 1/2波长
1/4波长 振子
8
三.天线的工作频率范围(带宽)
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。
9
半波振子上的场分布
10
天线的工作频段
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。
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。
6
天线电磁辐射变化
➢天线可视为一个四端网络线
➢同轴线变化为天线
7
天线电磁辐射变化
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。
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。
12
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＝３００ ０００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
5
二.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.如由于两导线的距离很近，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.
前面提到：天线的极化方向与电场方向相同，当电场 强度方向垂直于地面时，此就称为垂直极化波，否则就称 为水平极化波。水平极化波传播时贴近地面，会在大地表 面形成极化电流，极化电流受大地阻抗的影响，产生热能， 使电信号迅速衰落，覆盖距离变短。垂直极化波覆盖距离 更远。
17
五.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
1mW
22
六.天线辐射的方向性
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.
方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有 的发射或接收电磁波的能力。
23
1.方向图
一个单一的对称振子具有“面包圈” 形的方向图
电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于１。
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。
13
电磁波的传播
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
14
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，单位为赫兹； 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 ，λε≈λ/1.44 。
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。
21
3.(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
1000mW (即1W)
在这种情况下的隔离为 10log(1000mW/1mW) = 30dB
• 把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…... • 收集无线电波并产生电信号
Blah blah blah blah
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天线的作用
将传输线中的高频电磁能 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。
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
11
四.自由空间中的电磁波
１. 无线电波
wk.baidu.com
垂直极化
水平极化
+ 45度倾斜的极化
- 45度倾斜的极化
18
19
1. 双极化天线
两个天线为一个整体 传输两个独立的波
V/H (垂直/水平)
倾斜 (+/- 45°)
20
2.极化损失
当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，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，即只能接收到来波的 一半能量；
波长
15
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。
16
为什么GSM使用垂直极化天线？
网络质量是通信企业生命线
天线原理及应用
网络部 基站班 2011年12月
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目录
一
天线原理及参数
二
基站天线实际应用
三 基站天馈线故障类型 四 天馈维护知识及案例
3
一.无线通信组网中天线的作用
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
1/4波长 1/2波长
1/4波长 振子
8
三.天线的工作频率范围(带宽)
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。
9
半波振子上的场分布
10
天线的工作频段
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。
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。
6
天线电磁辐射变化
➢天线可视为一个四端网络线
➢同轴线变化为天线
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天线电磁辐射变化
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。
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。
12
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＝３００ ０００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
5
二.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.如由于两导线的距离很近，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.
前面提到：天线的极化方向与电场方向相同，当电场 强度方向垂直于地面时，此就称为垂直极化波，否则就称 为水平极化波。水平极化波传播时贴近地面，会在大地表 面形成极化电流，极化电流受大地阻抗的影响，产生热能， 使电信号迅速衰落，覆盖距离变短。垂直极化波覆盖距离 更远。
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五.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
1mW
22
六.天线辐射的方向性
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.
方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有 的发射或接收电磁波的能力。
23
1.方向图
一个单一的对称振子具有“面包圈” 形的方向图
电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于１。
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。
13
电磁波的传播
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
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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，单位为赫兹； 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 ，λε≈λ/1.44 。
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。
21
3.(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
1000mW (即1W)
在这种情况下的隔离为 10log(1000mW/1mW) = 30dB