天线原理及应用1PPT课件
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天线基础知识(全)PPT课件
• 这时出现了分析天线公差的统计理论，发展了天线阵列的综合 理论等。
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
天线的方向性
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7
Dept.PEE Hefei Normal
天线的方向性
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8
Dept.PEE Hefei Normal
天线的方向性
D=0.32 λ, S=0.25 λ, N=10
3/25/2020
9
Dept.PEE Hefei Normal
无线电电磁频谱
3Hz 30Hz 300Hz 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
线电波来传递信号的，而无线电波的发射和接收都通过天线来完成。 因此天线设备是无线电系统中重要的组成部分。图1.和图2.指出了 天线设备在两种典型的无线电系统中的地位。
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Dept.PEE Hefei Normal
天线功能
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
天线的方向性
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Dept.PEE Hefei Normal
天线的方向性
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天线的方向性
D=0.32 λ, S=0.25 λ, N=10
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Dept.PEE Hefei Normal
无线电电磁频谱
3Hz 30Hz 300Hz 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
线电波来传递信号的，而无线电波的发射和接收都通过天线来完成。 因此天线设备是无线电系统中重要的组成部分。图1.和图2.指出了 天线设备在两种典型的无线电系统中的地位。
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Dept.PEE Hefei Normal
天线功能
天线基础知识课件
重新安装
修复完成后，重新安装天线， 确保安装牢固。
天线的升级与改造方案
升级方案
根据实际需求和技术发展，对天线进 行升级改造，提高天线的性能和功能 。
改造方案
根据实际场景和需求，对天线进行改 造，如改变天线结构、增加天线数量 等。
方案实施
制定详细的实施方案，包括改造计划 、时间安排、人员分工等，确保改造 顺利进行。
04
天线的应用领域
通信领域
移动通信
01
手机、无线电对讲机等移动通信设备使用天线接收和发送信号
。
卫星通信
02
卫星地面站使用天线与卫星进行通信。
无线局域网
03
路由器、电脑等设备通过天线连接无线网络。
雷达领域
天气预报雷达
用于监测天气状况，如风切变、降水等。
导航雷达
用于飞机、船舶等导航。
军事雷达
用于探测目标、制导武器等。
05
天线的设计与制作
天线的设计原则与方法
匹配原则
天线应与发射和接收设 备相匹配，以确保信号
的最佳传输。
效率原则
天线应具有高效率，以 减少信号的损失和干扰
。
抗干扰原则
天线应具有抗干扰能力 ，以减少外部信号的干
扰。
多功能性原则
天线应具有多功能性， 以满足不同的应用需求
。
天线的制作材料与工艺流程
01
电磁波在空间中以波的形 式传播，其传播速度等于 光速。
电磁波的特性
电磁波具有频率、波长、 振幅等特性，不同特性的 电磁波具有不同的传播方 式和性质。
天线辐射原理
天线的作用
天线是用来发射或接收电 磁波的设备，其作用是将 电信号转换为电磁波或将 电磁波转换为电信号。
修复完成后，重新安装天线， 确保安装牢固。
天线的升级与改造方案
升级方案
根据实际需求和技术发展，对天线进 行升级改造，提高天线的性能和功能 。
改造方案
根据实际场景和需求，对天线进行改 造，如改变天线结构、增加天线数量 等。
方案实施
制定详细的实施方案，包括改造计划 、时间安排、人员分工等，确保改造 顺利进行。
04
天线的应用领域
通信领域
移动通信
01
手机、无线电对讲机等移动通信设备使用天线接收和发送信号
。
卫星通信
02
卫星地面站使用天线与卫星进行通信。
无线局域网
03
路由器、电脑等设备通过天线连接无线网络。
雷达领域
天气预报雷达
用于监测天气状况，如风切变、降水等。
导航雷达
用于飞机、船舶等导航。
军事雷达
用于探测目标、制导武器等。
05
天线的设计与制作
天线的设计原则与方法
匹配原则
天线应与发射和接收设 备相匹配，以确保信号
的最佳传输。
效率原则
天线应具有高效率，以 减少信号的损失和干扰
。
抗干扰原则
天线应具有抗干扰能力 ，以减少外部信号的干
扰。
多功能性原则
天线应具有多功能性， 以满足不同的应用需求
。
天线的制作材料与工艺流程
01
电磁波在空间中以波的形 式传播，其传播速度等于 光速。
电磁波的特性
电磁波具有频率、波长、 振幅等特性，不同特性的 电磁波具有不同的传播方 式和性质。
天线辐射原理
天线的作用
天线是用来发射或接收电 磁波的设备，其作用是将 电信号转换为电磁波或将 电磁波转换为电信号。
(西安海天)天线课件PPT课件
02
天线在移动通信系统中的作用
天线负责接收和发送无线信号，将信号从移动终端传输到基站或从基站
传输到移动终端。天线的性能直接影响移动通信系统的性能和用户体验。
03
移动通信系统中常用的天线类型
移动通信系统中常用的天线类型包括智能天线、MIMO天线、平板天线
等。这些天线类型具有不同的性能和特点，适用于不同的应用场景。
天线的工作原理基于电磁波的辐射和接收。当天线受到传输线中的交变电流激励时，就会向周围空间 产生电磁波的辐射。而当电磁波照射到天线时，天线则会感应出电动势，从而实现信息的接收。天线 的性能指标如方向性、增益和带宽等都与其形状、尺寸和工作原理有关。
02
天线技术参数
增益
增益是指天线在某一方向上的辐 射强度和功率密度之比，通常用
物联网中的天线技术
天线在物联网中的作用
天线设计考虑因素
天线是实现无线通信的关键部件，在 物联网中负责信号的发送和接收。
包括增益、波束宽度、阻抗匹配、极 化方式等。
天线类型
包括鞭状天线、板状天线、柱状天线 等，适用于不同场景和频段。
物联网天线的发展趋势
5G技术推动物联网天线的发展
01
随着5G技术的普及，物联网天线将朝着小型化、集成化、高性
分贝(dB)表示。
天线的增益与天线口径面积、天 线效率、波长等因素有关，是衡
量天线性能的重要ห้องสมุดไป่ตู้数之一。
在实际应用中，选择高增益天线 可以获得更好的信号覆盖和传输
效果。
方向性
方向性是指天线辐射能量的空间分布特性，即天线在各个方向上的辐射强度不同。
天线的方向性可以用图形或数据表示，通常有三种类型：全向、双向和单向。
第1章 天线基础知识(课件)
螺旋天线、喇叭天线和反射面天线等。
第1章 天线基础知识
天线的分析方法:麦克斯韦电磁场方程(“场”分析法)
“路”分析法: 将系统看成由分立元件及连接导线组成.
“场”分析法: 将系统看成分布系统. “场”:在全部或部分空间里的每一个点,都对应某个物理 量的一个确定的值,称为在这个空间确定了该物理量的 场.
第1章 天线基础知识
对于线性媒质,某点的电极化强度P正比于该点的电场强
度E。在各向同性媒质中某点的P和E方向相同,即
P xe 0 E
式中χ e为电极化率,它是没有量纲的纯数,不同的介质
就有不同的χ e。
D 0 E xe 0 E 0 (1 xe ) E 0 r E E
(3)Eθ 和Hφ 的比值为常数，称为媒质的波阻抗，记
为η。对于自由空间 E
0 120 H 0
(1―4―6)
第1章 天线基础知识
(4)Eθ 和Hφ 与sinθ成正比，说明电基本振子
的辐射具有方向性，辐射场不是均匀球面波。
因此，任何实际的电磁辐射绝不可能具有完全
的球对称性，这也是所有辐射场的普遍特性。 电偶极子向自由空间辐射的总功率称为辐 射功率Pr，它等于坡印廷矢量在任一包围电偶 极子的球面上的积分，即
第1章 天线基础知识
(4) 按天线特性分类：按方向特性分，有定向天线、全
向天线、强方向性天线和弱方向性天线；按极化特性 分，有线极化(垂直极化和水平极化)天线和圆极化天 线；按频带特性分， 有窄频带天线、 宽频带天线和超 宽频带天线。 (5) 按馈电方式分，有对称天线和非对称天线。 (6) 按天线上的电流分，有行波天线和驻波天线。 (7) 按天线外形分，有V形天线、菱形天线、环行天线、
第一章天线基础知识PPT课件
辐射总功率： Pr 40IA2(l)2
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
17
1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
18
（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
22
磁偶极子的辐射总功率
1
P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
25
（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
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1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
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（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
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磁偶极子的辐射总功率
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P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
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（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
天线的基础知识篇 PPT
1.42 端口测得的驻波比如左表所示。
2、方向图
天线的方向性常用方向图来直观表达。 天线的辐射是三维的，在工程上为了方
便，常采用水平和垂直两个面的方向图 来描述天线的方向性。 平面方向图有直角坐标方向图和极坐标 方向图，其中极坐标方向图更加直观
2、方向图
方向图像一个“汽车轮胎”
水平面 H面
对天线的要求
高效率： 天线把输入功率全部辐射出去。（理
想状态） 方向性：
在通信的方向上有辐射，不需要的方 向上没有辐射。（理想状态）
根据什么参数判断天线的好坏？
一般要关注的天线的参数： 1、电压驻波比 2、方向图 3、方向系数和增益 4、带宽 5、极化
1、电压驻波比（VSWR）
电压驻波比（VSWR）： 入射波与从天线回来的反射波在馈线中 叠加，形成驻波状态。馈线中的电压最 大值与电压最小值的比值就是电压驻波 比。当天线端口没有反射时，就是理想 匹配，驻波比为1；当天线端口全反射时， 驻波比为无穷大。
VSWR
弦上的驻波
驻波比从一个方面反映了天线的效率。
驻波比越大，表示反射的功率越大，效 率越低。
一般要求驻波比小于等于1.5
回波损耗
50 欧姆
前向: 1W 回波: 0.05W
80 欧姆
0.95 W
此例中，回波损耗为 10log(1/0.05) = 14dB ， VSWR (驻波比) 是对此现象的另一种度量方法
方向系数和增益
9.85dBd＝12dBi 半波振子的增益是2.15dBi
4、带宽（天线的工作频率范围）
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。
天线原理与安装课件
通讯领域
在移动通信、无线通信等通讯领域，天线被用作发射和接收电磁波的装置，实现信号的传 输和接收。不同类型的天线如定向天线、全向天线等，在通讯网络中起到覆盖、传输和增 强信号的作用。
军事领域
在雷达、电子对抗等军事应用中，天线是关键的组成部分。高性能的天线能够提高雷达的 探测距离和分辨率，以及电子对抗系统的干扰和抗干扰能力。
换相应部件。
清洁保养
定期清洁天线表面，防止灰尘、 污垢等附着物影响天线性能。在 清洁过程中，应注意不要损坏天
线表面涂层或结构。
防水防潮
对于室外天线，应注意防水防潮 措施。在潮湿、多雨的环境中， 应加强对天线的防水保护，避免 水分侵入导致性能下降或损坏。
常见问题与故障排除
信号弱或不稳定：可能原因包括天线安装位置不 当、连接线路损坏、天线本身故障等。解决方法 包括调整天线位置、更换连接线路、修复或更换 故障天线。
如方向性、增益、极化、 带宽等，这些参数决定了 天线的性能和应用场景。
常用天线技术
线天线技术
如偶极子天线、单极子天线等， 结构简单，适用于低频至中频段
的应用。
面天线技术
如抛物面天线、喇叭天线等，具有 高方向性和增益，适用于微波和毫 米波频段。
阵列天线技术
通过多个天线单元的组合，实现方 向性、增益等性能的提升，满足复 杂应用场景。
噪声干扰：可能来源于周围环境中的电磁干扰、 天线自身问题或接收设备故障。解决方法包括排 查并消除干扰源、优化天线布局、降低天线自身 噪声以及检查和修复接收设备故障。
天线辐射方向异常：可能原因有天线变形、内部 结构损坏等。需要进行天线调整或更换损坏部件 。在调整过程中，注意确保天线辐射方向与其设 计指向一致，以获得最佳性能。
在移动通信、无线通信等通讯领域，天线被用作发射和接收电磁波的装置，实现信号的传 输和接收。不同类型的天线如定向天线、全向天线等，在通讯网络中起到覆盖、传输和增 强信号的作用。
军事领域
在雷达、电子对抗等军事应用中，天线是关键的组成部分。高性能的天线能够提高雷达的 探测距离和分辨率，以及电子对抗系统的干扰和抗干扰能力。
换相应部件。
清洁保养
定期清洁天线表面，防止灰尘、 污垢等附着物影响天线性能。在 清洁过程中，应注意不要损坏天
线表面涂层或结构。
防水防潮
对于室外天线，应注意防水防潮 措施。在潮湿、多雨的环境中， 应加强对天线的防水保护，避免 水分侵入导致性能下降或损坏。
常见问题与故障排除
信号弱或不稳定：可能原因包括天线安装位置不 当、连接线路损坏、天线本身故障等。解决方法 包括调整天线位置、更换连接线路、修复或更换 故障天线。
如方向性、增益、极化、 带宽等，这些参数决定了 天线的性能和应用场景。
常用天线技术
线天线技术
如偶极子天线、单极子天线等， 结构简单，适用于低频至中频段
的应用。
面天线技术
如抛物面天线、喇叭天线等，具有 高方向性和增益，适用于微波和毫 米波频段。
阵列天线技术
通过多个天线单元的组合，实现方 向性、增益等性能的提升，满足复 杂应用场景。
噪声干扰：可能来源于周围环境中的电磁干扰、 天线自身问题或接收设备故障。解决方法包括排 查并消除干扰源、优化天线布局、降低天线自身 噪声以及检查和修复接收设备故障。
天线辐射方向异常：可能原因有天线变形、内部 结构损坏等。需要进行天线调整或更换损坏部件 。在调整过程中，注意确保天线辐射方向与其设 计指向一致，以获得最佳性能。
天线PPT课件(完整版)
10
电磁频谱与无线电频段
天线概念
天线是无线系统的重要部件，它是现代信息社会的电子眼、 电子耳。 定义 — 用来辐射或接收无线电波的装置，导行波与自由空 间波互相转换区域的结构，转换器件或换能器 — 能量转换。 电路的观点 — 从传输线看向天线这一段等效于一个电阻 Rr ， 是从空间耦合到天线终端的电阻，与天线结构自身的任何电阻 无关。
7
天线发展简史
三、1980, 超大阵列（VLA）抛物面天线（Very Large Array Steerable Parabolic Dish Antennas） 位于美国新墨西哥州（Socorro, New Mexico）的超大阵 列天线由27面直径为25米的抛物面按Y型方式排列组成，是 世界第一个射电天文望远镜。其分辨率相当于36千米跨度的 天线，而灵敏度相当于直径为130米的碟型天线。
1 H A
A
因此，知道
A
1 E jA jA j A
§1.1 辅助函数法
A 4 e jkR J x, y , z dv －体电流 R v e jkR J s x, y , z ds －面电流 R s e jkR I e x, y, z dl R c
天线发展简史
五、2000, 移动/手持天线（Mobile/Hand - held Antenna） 工作于800MHz的手持蜂窝电话天线随处可见。 从马可尼时代直到20世纪40年代，天线主要是以 导线为辐射单元，工作频率也提高到UHF。 进入二战期间，随着1GHz以上微波源（如调速 管、磁控管）的发明，天线开始了一个新的纪元。 波导口径天线、喇叭天线和反射面天线等如雨后春 笋般出现。
天线基础知识与原理ppt课件
振子结构相对复杂，加工 难度较大；特别是合金压铸 方式的半波振子。 成本较高。
微带贴片
振子形式简单，易于冷冲压 成型； 易于与微带功率分配网络一 体化设计； 成本相对较低。
交叉极化指标较差； 双极化贴片天线的极化隔 离度较差； 装配精度要求较高
8
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
常
规
套
全
筒 振
向
子
天
移
线
动
缩 短 套
通
筒
信
振 子
天
线
半
类
波
型
定
向
振 子
天
线
微
带
贴
片
高性能 一般型 高性能 一般型
7
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
半波振子VS微带贴片
振子形式
半波振子
优点
缺点
辐射效率高、交叉极化指标 较好； 单元辐射阻抗较易优化； 实现形式多样化，可采用印 制板、金属板冷冲压、锌合金 压铸等多种实现方式。
垂直面 E面
水平面波束宽度 = 360º 垂直面波束宽度= 78º
立体图
15
3、天线原理及指标介绍---方向图
将“轮胎”压扁，信号就越集中，实际使用的天线就是采用一个或者多 个辐射单元来实现的。
16
3、天线原理及指标介绍---辐射参数
辐射参数：
辐射参数评估：
--- 按重要性顺序排列
水平面波束宽度 电下倾角度 垂直面波束宽度 前后比 增益
较好
玻璃钢
2.3 1.2 差 -70℃～+150℃ 240 219 10110 UL94V-0 好 较好 好
天线原理和应用.ppt
下倾方法的比较
10°电下倾
6° 电下倾 + 4° 机械下倾
10°机械下倾
确定下倾角
20
10
载干比C/I 的 变化
(dB)
0
-10
-20 0
电调
20 m 60 m
天线高度
60 m
20 m
机械
2 4 6 8 10 12
下倾角（度〕
天线高度: 20米,40米和60 米
• 电子下调改善了载/干比 • 机械下调导致载/干比恶
天线原理和应用
C网基站室 徐健
2004年9月23日
天线原理
天线定义：辐射或接收无线电波的装置。 衡量天线性能的因素：
天线是无线通信系统最基本部件，决定了通 信系统的特性。不同的天线有不同的辐射类 型、极性、增益以及阻抗。
同轴线变化为天线
倾斜振子
倾斜振子 • 良好辐射特性 • 良好的带宽(20%) • 通用元件适用于各类
到3G频段，目前东莞还没有使用。 全频段天线好处是使用天线数量少，缺点是工
作频段越宽，天线驻波比越大。
极化方式
天线的极化是指天线辐射时形成的电场强度方向 。 共有6中极化方式：垂直、水平、＋45°、－45°、水
平/垂直、 ± 45°。目前中国一般使用以下两种： 垂直极化：通常我们称为单极化； ± 45°极化：通常我们称为双极化。
波瓣宽度
波瓣宽度是指天线的辐射图中低于峰值3dB处所 成夹角的宽度，所以也可以称为3dB波瓣宽度。 通常6dB波瓣宽度约为3dB的1.5倍。
1、水平波瓣宽度 全向天线的水平波瓣宽度是360°； 定向天线一般有30°、45°、65°、90° 抛物面天线一般有11°、14°、16° 以上天线在东莞都有使用
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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。
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
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
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；
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
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。
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.
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。
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
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
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。
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？
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 10log(1000mW/1mW) = 30dB
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。
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
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
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°)
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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；
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
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
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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。
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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.
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
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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。
1mW
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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。
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1.方向图
一个单一的对称振子具有“面包圈” 形的方向图
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
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四.自由空间中的电磁波
１. 无线电波
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。
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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。
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。
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为什么GSM使用垂直极化天线？
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。
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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。
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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 10log(1000mW/1mW) = 30dB