电磁波传播基本知识及天线原理复习过程
大二上学期末微波技术与天线详细攻略
大二上学期末微波技术与天线详细攻略微波技术与天线是电子信息工程专业的一门重要课程，涉及到电磁波传播、微波器件和天线原理等内容。
针对这门课程，学生在复习备考时需要关注哪些重点知识？考试中又会涉及哪些难点？本文将从理论基础、重点内容以及备考技巧三个方面为大家详细介绍微波技术与天线课程的复习攻略。
一、理论基础1. 电磁波传播微波技术与天线课程首先涉及到电磁波的基本知识，包括电磁波的特性、传播规律、极化方式等内容。
在复习时，要重点掌握电磁波的数学描述以及在不同媒质中的传播特性，例如在导体、介质中的传播情况。
2. 微波器件微波技术涉及到多种微波器件的工作原理和应用，包括功分器、耦合器、滤波器等。
复习时，需要详细学习每种器件的结构特点、工作原理以及使用方法，理解其在微波系统中的作用。
3. 天线原理天线是微波通信系统中的重要组成部分，复习时需要掌握天线的辐射原理、增益计算、波束宽度等基本概念，并了解各种类型的天线的特点及应用场景。
二、重点内容1. S参数与矩阵表示法在微波技术中，S参数是描述微波器件传输特性的重要参数。
学生需要熟练掌握S参数的定义及其在微波电路中的应用，同时了解S参数的矩阵表示法，掌握其计算和应用技巧。
2. 驻波与功率传输学生需要深入理解驻波比的概念及其对微波系统性能的影响，同时需要掌握功率在传输线中的传输规律，包括功率的最大传输定理等内容。
3. 天线参数及增益计算天线的参数包括输入阻抗、辐射效率、增益等，复习时需要重点掌握这些参数的计算方法，并能够应用这些参数进行天线的设计和优化。
三、备考技巧1. 多做练习微波技术与天线是一门理论联系实际的课程，复习时建议多做相关练习题，巩固理论知识，并培养解决实际问题的能力。
2. 注重实践微波技术与天线课程需要结合实验进行理论知识的验证和应用，学生在复习备考时要注重实验过程中的关键环节和数据处理方法，能熟练操作相关仪器。
3. 多交流讨论学生在复习备考过程中，可以多与同学交流讨论，分享彼此的理解和总结，相互帮助，共同进步。
电磁场、天线与电波传播讲解
线天线：
天线的直径远小于其几何长度
可不考虑天线横截面上的电流分布
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。
偶极子天线
单极天线
环天线
螺旋天线
天线的辐射源
电流连续性方程：
J
t
结论：天线的辐射源——电流（位移电流）
2）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线， 可用下式估算其增益：
GdBi
10
lg
32000
E
H
3）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：
GdBi
10
lg
4.5
2D
0
式中， D 为抛物面直径； λ0 为中心工作波长。
4）对于直立全向天线，可用下式近似计算其增益：
0 Z0
ZA
IA
IA
0
Z0 ZA
Ele Z0 ZA
F ,
结论：1)接收天线的感应电流与来波方向有关 ——接收天线的方向性
2)天线用作发射和接收的方向性函数相等 ——收、发天线的互易性
1．接收功率和接收面积
当天线的最大接收方向对准来波方向，并且 接收机的输入阻抗与天线完全匹配时，天线向接 收机的输出功率最大。
GdBi
10
lg
2l
0
式中， l 为天线长度； λ0 为中心工作波长。
5. 天线效率
定义： 天线辐射功率与输入有功功率的比值，
称为天线的效率。
PA P Pn
天线工作原理
天线工作原理天线是无线通信系统中不可或缺的设备，它起到接收和发送无线信号的作用。
本文将详细介绍天线的工作原理及其相关知识。
一、天线的基本概念天线是将电信号转化为电磁波或将电磁波转化为电信号的设备。
它一般由导电材料制成，如金属，并根据特定的原理进行设计和调整。
天线可以分为接收天线和发射天线两种类型。
二、天线的工作原理天线的工作原理基于电磁波的发射和接收。
下面将分别介绍接收天线和发射天线的工作原理。
1. 接收天线的工作原理接收天线通过接收电磁波将其转化为电信号。
当电磁波经过天线时，它会激发天线中的电荷，产生电流。
这个电流会经过连接到天线的电路，从而实现信号的解调和放大。
最终，这个电信号可以被传递到无线接收器，用于进行进一步的处理和解码。
2. 发射天线的工作原理发射天线将电信号转化为电磁波，以便进行无线传输。
当电信号通过连接到天线的电路时，它会产生交变电流。
这个交变电流会导致天线上的电荷也发生交变，从而产生电磁波。
这些电磁波会在空间中传播，并被接收天线接收到。
同样地，接收天线会将电磁波转化为电信号，以进行进一步的处理和解码。
三、天线的优化设计为了提高天线的工作性能，可以进行一些优化设计。
下面列举一些常见的优化设计方法。
1. 天线长度调整：天线的长度对于接收和发射的频率有直接影响。
通过调整天线的长度，可以使其与所传输的频率匹配，从而提高效率。
2. 天线形状设计：天线的形状对于天线的辐射模式有重要影响。
通过设计合适的天线形状，可以实现不同方向的辐射或接收，以满足具体的通信需求。
3. 天线材料选择：天线的材料对于信号的传输和接收也有一定影响。
根据需要选择导电性能好、损耗小的材料，以提高天线的性能。
四、天线在无线通信中的应用天线广泛应用于各种无线通信系统中，包括移动通信、卫星通信、无线局域网等。
下面列举几个常见的应用场景。
1. 移动通信：天线用于手机、基站等设备中，将电信号转化为电磁波进行传输，以实现无线通信。
电磁波传播基本知识和天线原理
一、电磁波传播基础知识
空间分集：单极化天线
极化分集：双极化天线
接 收 信 号 强 度
接收距离
一、电磁波传播基础知识
绕射传播
电波在传播途径上遇到障碍物时，总会力 图绕过障碍物，再向前传播。这种现象叫 做电波的绕射。
信号质量受到影响的程度不仅和接收天线 距建筑物的距离及建筑物的高度有关，还 和频率有关，频率越高，建筑物越高、越 近，影响越大。相反，频率越低，建筑物 越矮、越远，影响越小。 因此，选择基站场地以及架设天线时，一定要考虑到绕射传播可能产生的 各种不利影响。 （要点：近处、水平/垂直主波束+/-10dB内无遮挡）
特殊应用中才会考察垂直面方向图的前后比，
比如基站背向区域有超高层建筑物。
后向功率
前向功率
三、天线主要性能参数
根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标
天线参数
水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性 垂直面波束宽度及电下倾角度 前后比 增益
能够提升网络通信质量的辅助指标
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标
天线参数
水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性 垂直面波束宽度及电下倾角度 前后比 增益
能够提升网络通信质量的辅助指标
交叉极化比 上旁瓣抑制
对网络性能有影响的辅助指标
下零点填充 方向图圆度
三、天线主要性能参数
半功率波束宽度：在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密
京信通信 未来无限延伸
一、 电磁波传播基础知识 二、天线辐射原理 三、天线主要性能参数 四、天线分类
二、天线辐射原理
天馈系统简介
电磁波传播和天线技术
电磁波传播和天线技术在现代通信技术中，电磁波传播和天线技术是不可或缺的两个部分。
电磁波作为一种电磁辐射形式，在信息传输和接收中具有重要的应用价值。
而天线则是将电磁波从信号源传输到接收器的一种装置。
本文将探讨电磁波传播和天线技术的原理和应用。
一、电磁波传播原理电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种辐射形式。
电磁波在空间中传播时，它的传输速度是一定的，即光速（299,792,458米每秒）。
在自由空间中，电磁波的能量可以传播到很远的距离，但会逐渐衰减，直至消失。
电磁波的频率和波长是决定其传播特性的两个重要参数。
频率越高，波长越短，电磁波的穿透能力就越弱。
例如，无线电波的波长较长，能穿透建筑物和树木，但受到地球曲率的限制，不能传播得太远。
而微波、红外线和可见光波长较短，穿透能力较弱，但传输距离较远。
电磁波在传输过程中受到障碍物的影响也是不可避免的。
信号的衰减、多径传播和反射等现象会对信号的质量产生影响。
因此，在实际应用中，需要通过天线技术和信号处理技术来弥补这些影响。
二、天线技术原理天线是将电磁波从信号源传输到接收器的装置。
它的主要作用是将电磁波从电路中转换为自由空间中的辐射波。
天线的形状和大小取决于所传输的信号的频率和波长。
天线的信号收发特性与其结构有关。
如果天线的结构与信号的波长匹配，则可以最大限度地获取信号。
例如，在接收WIFI信号时，我们通常使用带有小型晶片天线的路由器来接收信号。
天线的特性除了与其结构有关，还与其所处环境有关。
例如，移动电话天线的特性会受到其周围环境的影响，如建筑物和树木等。
此外，天线的方向性也是一个重要的特性。
向各个方向辐射的天线称为全向天线，而只向特定方向辐射的天线称为定向天线。
三、应用案例分析电磁波传播和天线技术在现代通信中应用广泛。
以下是一些典型的应用案例：1.卫星通信卫星通信是通过卫星将信号传输到地面的通信方式。
在卫星通信中，天线具有非常重要的作用，它必须能够接收到来自卫星的信号，并将信号转发给相应的设备。
天线原理试题
天线原理试题1. 电磁波传播的原理电磁波是一种由变化的电场和磁场组成的波动现象。
当电流通过导体时，会产生电磁辐射，即电磁波。
天线利用这种辐射的特性进行信号的接收和发送。
2. 天线的基本构造天线通常由金属材料制成，具有一定的长度和形状。
常见的天线结构包括直线天线、环形天线和抛物面天线等。
天线的形状和长度会影响其接收和发送的频率范围。
3. 天线的工作原理天线的工作原理基于电磁感应和辐射的原理。
当电磁波经过天线时，会激发天线中的电场和磁场，并将其转化为电流。
这些电流可以通过连接的电路来接收或发送信号。
4. 天线的接收和发送信号天线作为接收器时，接收到的无线信号会通过天线的导线传输到接收器电路中，进而转化为可识别的信号。
天线作为发送器时，电流将被输入到天线导线中，并被转化为电磁波进行传输。
5. 天线的增益和方向性天线的增益是指天线向特定方向上的信号接收或发送能力。
通过设计特定形状和长度的天线，可以增强特定频率范围的信号接收或发送能力。
天线的方向性则指的是天线在接收或发送信号时的主要辐射方向。
6. 天线的应用领域天线广泛应用于无线通信、广播、雷达等领域。
不同类型的天线适用于不同的应用场景，如扩大无线信号覆盖范围、实现远距离通信或定向传输等。
7. 天线的优化与调整为了提高天线的性能，可以采用不同的技术来优化和调整天线的参数，如改变天线的形状、长度和材料等。
通过精确的设计和调整，可以使天线在特定频率范围内的信号接收和发送效果更好。
8. 天线的局限性和挑战天线的性能受到多种因素的影响，如传播环境、材料损耗、多径效应等。
在特殊的环境中，天线的性能可能会受到限制，需要通过合适的设计和技术手段来克服这些挑战。
电磁波的传播与应用知识点总结
电磁波的传播与应用知识点总结电磁波是一种在空间中传播的电磁场波动现象，它在我们的日常生活和现代科技中有着广泛而重要的应用。
下面让我们来详细了解一下电磁波的传播与应用的相关知识点。
一、电磁波的传播特性电磁波不需要任何介质就可以在真空中传播，其传播速度约为光速，即 3×10^8 米/秒。
在介质中传播时，电磁波的速度会变慢，并且其波长和频率也会发生变化。
电磁波的传播方向与电场和磁场的振动方向相互垂直，形成了横波的传播模式。
电磁波的电场和磁场在空间中相互激发，从而使电磁波能够不断向前传播。
电磁波在传播过程中会发生反射、折射、衍射和干涉等现象。
当电磁波遇到障碍物时，如果障碍物的尺寸远大于电磁波的波长，电磁波会发生反射；如果障碍物的尺寸与电磁波的波长相当或小于波长，电磁波会发生衍射。
折射现象则发生在电磁波从一种介质进入另一种介质时，由于介质的折射率不同，电磁波的传播方向会发生改变。
干涉是两列或多列电磁波相遇时，在某些区域相互加强，在某些区域相互减弱的现象。
二、电磁波的频谱电磁波的频谱非常广泛，按照频率从低到高依次包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线等。
无线电波的频率较低，波长较长，常用于通信、广播和导航等领域。
微波的频率较高，波长较短，广泛应用于雷达、卫星通信和微波炉等。
红外线具有热效应，常用于红外遥感、红外加热和红外摄像等。
可见光就是我们能够看到的光，其波长范围决定了我们所感知到的颜色。
紫外线具有杀菌消毒和荧光效应，常用于医疗、防伪和化学分析等。
X 射线具有很强的穿透力，常用于医学成像和材料检测。
伽马射线的能量极高，常用于放射性治疗和工业探伤等。
三、电磁波的传播方式电磁波的传播方式主要有地波传播、天波传播和空间波传播。
地波传播是指电磁波沿着地球表面传播，其传播距离较远，但频率较低。
这种传播方式常用于中波和长波的广播。
天波传播是指电磁波被发射到高空的电离层后，被反射回地面的传播方式。
电磁波的发射与接收知识点总结
电磁波的发射与接收知识点总结电磁波在我们的生活中无处不在，从手机通信到广播电视，从卫星导航到无线网络，它的应用极其广泛。
理解电磁波的发射与接收对于我们掌握现代通信技术至关重要。
下面我们来详细总结一下这方面的知识点。
一、电磁波的发射要发射电磁波，首先需要一个振荡电路。
这个振荡电路由电感和电容组成，能够产生高频的交变电流。
在实际的发射过程中，为了有效地将能量辐射出去，需要满足以下条件：1、开放电路普通的 LC 振荡电路由于电场和磁场被封闭在电路内部，辐射出去的能量很少。
而开放电路，比如将电容器的极板间距增大、电感线圈的匝数减少等，能够使电场和磁场分散到更大的空间，从而增强电磁波的辐射。
2、频率足够高只有频率足够高的交变电流才能有效地发射电磁波。
这是因为频率越高，单位时间内电流的变化次数越多，产生的电场和磁场的变化就越迅速，从而更有利于电磁波的发射。
为了产生高频的交变电流，通常会使用振荡器，如晶体振荡器等。
此外，为了让电磁波能够携带有用的信息，比如声音、图像等，需要对振荡电流进行调制。
调制分为调幅和调频两种方式。
调幅（AM）是使高频振荡电流的振幅随信号的强弱而改变。
在调幅波中，频率始终保持不变，而振幅则随着信号的变化而变化。
调频（FM）则是使高频振荡电流的频率随信号的强弱而改变。
在调频波中，振幅保持不变，而频率则随着信号的变化而变化。
二、电磁波的传播电磁波可以在真空中传播，不需要介质。
在真空中，电磁波的传播速度等于光速，约为 3×10^8 米/秒。
在介质中传播时，电磁波的速度会变慢，而且不同频率的电磁波在同一介质中的传播速度可能不同。
例如，在无线电波中，频率越高的电磁波，在介质中的传播速度越慢。
电磁波的传播方式主要有地波传播、天波传播和直线传播三种。
地波传播是指沿着地球表面传播的电磁波。
由于地面会吸收电磁波的能量，所以地波传播主要适用于频率较低的电磁波，如长波和中波。
天波传播是指依靠电离层反射传播的电磁波。
电磁波传播与天线
8
基本概念 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＝３００００ ０公里／秒表示。在媒质中的传播速度为：Ｖ ε ` ＝Ｃ/√ ε ， 式中 ε 为传播媒质的相对介电常数。空气的相对介电常数与 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。
4.4 电磁波传播与天线
1
一、电磁波基本概念
二、天线接收原理
三、天线的种类 四、天线的参数
2
一、电磁波基本概念
1、 电磁波的辐射
3
基本概念 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。
4
基本概念 2、 电磁波相角
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。
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； 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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基本概念 三、天线的种类
1、半波振子天线
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基本概念
超短波的传播
无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。目前 GSM和CDMA移动通信使用的频段都属于UHF（特高频）超 短波段，其高端属于微波。 超短波和微波的视距传播 超短波和微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很 快。因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是由 空间波来传播的。空间波一般只能沿直线方向传播到直接可 见的地方。在直视距离内超短波的传播区域习惯上称为“照 明区”。在直视距离内超短波接收装置才能稳定地接收信号。
电磁波传播与天线设计原理
电磁波传播与天线设计原理介绍：1. 电磁波是由电场和磁场组成的一种能量传播形式，广泛应用于通讯、雷达、卫星导航等领域。
2. 天线作为电磁波的传播工具，起到发送和接收信号的关键作用。
电磁波传播原理：1. 电磁波的特性：电磁波具有速度快、传播距离远、穿透力强等特点。
2. 电磁波的频率与波长：频率与波长呈倒数关系，不同频率的电磁波在传播中有不同的特性。
3. 电磁波传播的衰减：电磁波在传播过程中会遇到散射、吸收等现象导致衰减。
电磁波的传播途径：1. 空间传播：电磁波在空间中自由传播，以直线传播为主。
2. 大气传播：大气中的粒子、水分会对电磁波产生散射和吸收，影响传播距离和质量。
3. 地面传播：电磁波在地面上的反射、绕射、折射等现象影响传播路径。
天线设计原理：1. 天线的基本构成：天线由导体和辐射器组成，导体用于导电，辐射器用于辐射电磁波。
2. 天线的辐射特性：不同天线具有不同的辐射模式，如定向天线、全向天线等。
3. 天线的增益：天线的增益可以改善信号强度，提高发送和接收效果。
4. 天线的波束宽度：波束宽度决定了天线的辐射范围，对于定向天线具有重要意义。
天线设计步骤：1. 确定应用需求：根据具体的应用场景，确定所需的信号类型、频率范围、传播距离等。
2. 选择合适的天线类型：根据应用需求和场景特点，选择合适的天线类型，如定向天线、全向天线等。
3. 设计天线结构：根据所选天线类型和频率要求，设计天线的结构参数，如导体长度、辐射器形状等。
4. 优化天线性能：通过仿真和实验等手段，对设计的天线进行优化，改善天线的辐射特性和增益。
5. 验证天线性能：通过实际测试和性能评估，验证设计的天线是否满足应用需求。
6. 调整和改进：根据测试结果和用户反馈，对天线进行调整和改进，以进一步提升性能和适应不同应用场景。
结论：电磁波传播与天线设计原理是现代通讯技术和无线电技术的核心理论，掌握电磁波传播原理和天线设计步骤，对于有效地传输和接收无线信号具有重要意义。
《电磁波的发射、传播和接收》 讲义
《电磁波的发射、传播和接收》讲义一、电磁波的基本概念在深入探讨电磁波的发射、传播和接收之前，我们先来了解一下什么是电磁波。
电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。
电磁波在真空中的传播速度恒定，约为每秒299792458 米，这个速度通常被称为光速。
电磁波的波长和频率是其两个重要的特性。
波长是指电磁波在一个周期内传播的距离，而频率则是指电磁波在单位时间内完成的周期数。
它们之间的关系可以用公式c ＝λf 来表示，其中c 是光速，λ 是波长，f 是频率。
电磁波涵盖了从极长波长的无线电波到极短波长的伽马射线的广泛频谱。
不同波长和频率的电磁波具有不同的特性和应用。
二、电磁波的发射电磁波的发射需要一个源头，这个源头通常是一个能够产生交变电流的装置。
当电流在导体中快速变化时，就会产生变化的电场和磁场，从而向外发射电磁波。
例如，在无线电广播中，广播电台的发射机通过电子管或晶体管等元件产生高频振荡电流。
这个电流经过天线时，会在天线周围产生变化的电磁场，并向空间辐射电磁波。
为了有效地发射电磁波，天线的设计和尺寸是非常重要的。
天线的长度通常与所发射电磁波的波长有关。
一般来说，天线的长度应该接近或等于电磁波波长的四分之一或二分之一，这样才能更好地发射电磁波。
此外，电磁波的发射功率也会影响其传播范围和效果。
发射功率越大，电磁波能够传播的距离就越远，但同时也需要考虑到对其他电子设备的干扰以及能源消耗等问题。
三、电磁波的传播电磁波在空间中的传播可以分为三种主要方式：地波传播、天波传播和空间波传播。
地波传播是指电磁波沿着地球表面传播。
这种传播方式适用于波长较长的电磁波，如中波和长波无线电波。
地波传播的优点是能够绕过障碍物，传播距离较远，但信号容易受到地面吸收和干扰的影响。
天波传播是指电磁波被发射到高空的电离层后，被反射回地面的传播方式。
这种传播方式适用于短波无线电波。
电离层能够反射电磁波是因为它是由带电粒子组成的，对电磁波具有折射和反射作用。
电磁波传输与天线技术
电磁波传输与天线技术电磁波传输与天线技术是电子与电气工程领域中的重要研究方向，涉及到无线通信、雷达、卫星通信等众多应用。
本文将从电磁波传输的基本原理、天线技术的发展以及未来的前景等方面进行探讨。
一、电磁波传输的基本原理电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。
根据麦克斯韦方程组，电磁波在真空中的传播速度为光速，即3×10^8米/秒。
电磁波的频率和波长之间存在着倒数关系，频率越高，波长越短。
电磁波的频率范围非常广泛，从无线电波到微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
电磁波传输主要通过空间传播和波导传播两种方式。
空间传播是指电磁波在自由空间中的传输，如无线通信中的信号传播。
波导传播是指电磁波在导体内或两个导体之间的传输，如微波炉中的微波传输。
电磁波传输的特点是无需介质传导，能够穿透障碍物，传输距离远，传输速度快，具有广泛的应用前景。
二、天线技术的发展天线是电磁波传输的重要组成部分，它起到了接收和发射电磁波的作用。
天线技术的发展经历了从传统天线到现代天线的演进过程。
传统天线主要包括了线性天线、环形天线等。
这些天线结构简单，制造成本低，但是其频率带宽较窄，辐射效率较低，难以满足现代通信系统对高频率、高速率和高带宽的需求。
现代天线技术的发展主要集中在宽带、多频段和多功能方向。
其中，宽带天线技术是指能够在较宽的频率范围内工作的天线。
宽带天线的设计需要考虑到频率响应、辐射模式和驻波比等因素，以实现较高的传输效果。
多频段天线技术则是指能够在多个频段上工作的天线，如在5G通信中需要支持多频段的天线。
多功能天线技术是指能够在不同工作模式下实现多种功能的天线，如在雷达系统中既能发射又能接收信号的天线。
三、电磁波传输与天线技术的未来前景随着无线通信、物联网和人工智能等技术的迅猛发展，电磁波传输与天线技术的应用前景越来越广阔。
首先，无线通信技术的不断创新使得电磁波传输与天线技术得到了广泛应用。
电磁波的发射与接收知识点总结
电磁波的发射与接收知识点总结电磁波在我们的生活中无处不在，从手机通信到广播电视，从卫星导航到无线网络，它的应用广泛而深入。
理解电磁波的发射与接收是掌握现代通信技术的基础。
下面让我们来详细探讨一下这方面的知识点。
一、电磁波的发射电磁波的发射需要一个开放的电路，以及能够产生高频变化电流的振荡器。
首先，要有足够高的振荡频率。
频率越高，电磁波携带的能量就越大，传播的距离也就越远。
在实际应用中，通过使用各种电子元件和电路设计来实现高频振荡。
其次，开放的电路结构对于电磁波的发射至关重要。
常见的天线就是一种开放电路，它能够有效地将电流的变化转化为电磁波向空间辐射出去。
例如，常见的半波天线、偶极天线等，它们的形状和尺寸会影响电磁波的发射特性。
为了增强电磁波的发射功率，还需要采用功率放大器。
功率放大器能够将振荡器产生的较弱信号进行放大，从而提高电磁波的强度。
在调制过程中，使高频振荡的振幅、频率或相位随信号而改变。
常见的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。
调幅是使高频振荡的振幅随信号变化；调频则是使高频振荡的频率随信号变化；调相是使高频振荡的相位随信号变化。
通过调制，能够将信息加载到电磁波上进行传输。
二、电磁波的传播电磁波在空间中以光速传播，不需要介质，可以在真空中传播。
电磁波在传播过程中会受到多种因素的影响。
例如，地形、建筑物等障碍物会对电磁波产生反射、折射和散射，从而影响其传播路径和强度。
不同频率的电磁波在传播特性上也有所不同。
低频电磁波具有较强的绕射能力，能够绕过障碍物传播较远的距离，但传输速率较低；高频电磁波直线传播能力强，但容易被障碍物阻挡。
此外，大气层中的电离层对电磁波也有反射和折射作用，这对于短波通信具有重要意义。
三、电磁波的接收电磁波的接收过程与发射过程相反，主要包括调谐、解调等环节。
调谐是指通过调节接收电路的参数，使其固有频率与接收到的电磁波频率相同，从而实现共振，达到最大的接收效果。
《电磁波的传播和接收》 讲义
《电磁波的传播和接收》讲义一、电磁波的基本概念在我们生活的这个世界里，电磁波无处不在。
从手机通信到广播电视，从微波炉加热食物到卫星导航，电磁波扮演着至关重要的角色。
那么，究竟什么是电磁波呢？电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。
它不需要任何介质就能传播，在真空中的传播速度约为 3×10^8 米每秒。
电磁波具有波粒二象性，也就是说，它既具有波动性，又具有粒子性。
电磁波的频率和波长是描述其特性的两个重要参数。
频率是指电磁波在单位时间内振动的次数，单位是赫兹（Hz）。
波长则是电磁波在一个周期内传播的距离。
它们之间的关系可以用公式：速度＝频率×波长来表示。
电磁波的频谱非常广泛，按照频率从低到高依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线等。
不同频率的电磁波具有不同的特性和应用。
二、电磁波的传播电磁波的传播方式主要有三种：地波传播、天波传播和空间波传播。
地波传播是指电磁波沿着地球表面传播。
这种传播方式适用于频率较低的无线电波，比如中波和长波。
由于地面会对电磁波产生吸收和损耗，所以地波传播的距离有限，但它的传播比较稳定，不受昼夜和季节变化的影响。
天波传播是指电磁波被发射到高空，经电离层反射后到达接收地点。
这种传播方式适用于中短波无线电波。
电离层是地球大气层中的一层，其中含有大量的自由电子和离子，能够反射电磁波。
但电离层的特性会随昼夜、季节和太阳活动而变化，因此天波传播的稳定性较差。
空间波传播是指电磁波在直视距离内通过空间直线传播。
这种传播方式适用于频率较高的电磁波，比如超短波和微波。
空间波传播的距离较短，但信号质量较好，常用于卫星通信、雷达和无线局域网等领域。
电磁波在传播过程中会受到多种因素的影响，比如障碍物的阻挡、反射、折射、散射以及大气中的衰减等。
当电磁波遇到障碍物时，会发生反射和折射。
如果障碍物的尺寸与电磁波的波长相当或较小，还会发生散射现象。
电磁波传播基本知识及天线原理培训讲学
+/-1º
夹角
法线方向 最大辐射方向
三、天线主要性能参数
根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标
天线参数
水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性 垂直面波束宽度及电下倾角度 前后比 增益
能够提升网络通信质量的辅助指标
零点填充 方向图圆度
三、天线主要性能参数
交叉极化比:极化分集效果优劣的指标
为了获得良好的上行分集增益，要求双极化天线应该具有良好的正交极化特性，即在 ±60º的扇形服务区内，交叉极化方向图电平应该比相应角度上的主极化电平有明显的降 低，其差别（交叉极化比）在最大辐射方向应大15dB，在±60º内应大于10dB，最低门槛 也应该大于7dB，如图所示。如此，才可以认为两个极化接收到的信号互不相关。
京信通信 未来无限延伸
一、 电磁波传播基础分类
二、天线辐射原理
天馈系统简介
天线调节支架
抱杆
接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
天线
接地装置
室外馈线
馈线卡 馈线过线窗
基站天线在整个网络建设中占经费比例不到3%，但 它对网络性能的影响却超过60%。 在实际网优工作中，通过天线的选择与调整是简单但收 效最大的方法。强化天线的性能和品质起着四两拨千斤 的作用。
3、高效（XPD。降低损耗）
（专注工作）
一、电磁波传播基础知识
多径传播:电波在传播过程中，除直接传播外，遇到障碍物（例如，山
丘、森林、地面或楼房等高大建筑物），还会产生反射和绕射。因此，到 达接收天线的电磁波，不仅有直射波，还有反射波，绕射波、透射波，这 种现象就叫多径传输。 由于多径传播使得信号场强分布复杂化，波动很大；也由于多径传输的影 响，会使电波的极化方向发生变化（扭转），因此，有的地方信号场强增 强，有的地方信号场强减弱，另外，不同的障碍物对电波的反射能力也不 同 。为降低多径传输效应的影响，一般采用空间分集或极化分集来接收。
电磁波的发射和天线原理
电磁波的发射和天线原理在无线通信领域中，电磁波的发射和天线原理是两个核心概念。
本文将深入探讨电磁波的发射原理以及天线的基本工作原理。
一、电磁波的发射原理电磁波是由电场和磁场相互耦合而产生的一种波动现象。
在无线通信中，电磁波是信息传输的媒介。
电磁波的发射源通常是无线电发射设备，例如移动通信基站。
电磁波的发射过程可以分为三个关键步骤：产生、调制和放大。
首先是电磁波的产生。
无线电发射设备通过使用振荡器或谐振器产生一个特定频率的振荡信号。
这个信号经过放大后，成为一种高频振荡信号。
接下来是调制过程。
调制是指将携带有用信息的低频信号与高频振荡信号进行耦合。
常用的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
通过调制过程，低频信号的信息被转移到了高频振荡信号中，形成了调制后的高频振荡信号。
最后是放大过程。
调制后的振荡信号需要经过功率放大器进行放大，以便能够在发送端产生足够大的电磁波能量。
功率放大器通常是由一系列的放大器级联而成，每个级别负责放大特定的频率范围。
通过以上三个步骤，电磁波的发射源将原始的低频信号转化为高频电磁波信号，并将信号能量放大到足够的水平，以供无线通信使用。
二、天线的工作原理天线是无线通信系统中连接发射设备和接收设备的重要组成部分，用于将电磁波信号转化为空间中的电磁波传输或接收。
天线的工作原理涉及到电磁波的传输、接收和辐射等过程。
首先是电磁波的传输。
当电磁波信号通过导线或电缆传输到天线端口时，天线会将这个电信号转化为电磁波信号。
这是通过天线的辐射部分（如天线的辐射器）完成的。
辐射器是天线最关键的部分，它负责将电能转化为电磁能并辐射出去。
其次是电磁波的接收。
当天线处于接收模式时，它会将通过空中传输的电磁波信号转化为电信号，并将其传输到接收设备中进行后续的处理。
在接收模式下，天线的辐射器起到接收电磁波的作用。
除了传输和接收，天线还有一个重要的特性是辐射方向性。
天线的辐射方向性是指其辐射或接收电磁波的空间范围或角度范围。
《电磁波的传播》 讲义
《电磁波的传播》讲义一、什么是电磁波在我们的日常生活中，电磁波无处不在。
从手机信号到广播电视，从微波炉加热食物到WiFi 连接互联网，电磁波扮演着至关重要的角色。
那么，究竟什么是电磁波呢？电磁波，简单来说，就是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。
它不需要依靠介质就能传播，在真空中也能畅行无阻。
电磁波的频谱非常广泛，按照频率从低到高的顺序，依次包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线等。
我们的眼睛能够感知到的只是电磁波频谱中很窄的一段——可见光。
二、电磁波的产生电磁波是如何产生的呢？这主要归功于电荷的加速运动。
当电荷加速时，就会产生变化的电场和磁场，从而形成电磁波向外传播。
例如，在一个简单的电路中，交流电源使得电子在导线中来回振动，这种振动就会产生电磁波。
广播电台的发射天线中，高频电流的快速变化也会产生向外传播的电磁波。
另外，原子和分子内部的电子跃迁也能产生电磁波。
比如，当一个原子中的电子从高能级跃迁到低能级时，就会释放出特定频率的电磁波。
三、电磁波的传播特性1、速度电磁波在真空中的传播速度是恒定的，约为 299792458 米/秒，通常我们称之为光速。
这个速度在不同的介质中会有所变化，一般来说，电磁波在介质中的传播速度会比在真空中慢。
2、频率和波长电磁波的频率和波长是相互关联的。
频率指的是电磁波在单位时间内振动的次数，而波长则是电磁波在一个振动周期内传播的距离。
它们之间的关系可以用公式 c ＝λf 来表示，其中 c 是光速，λ 是波长，f 是频率。
不同频率的电磁波具有不同的特性和应用。
例如，低频的无线电波能够绕过障碍物进行长距离传播，适用于远距离通信；高频的微波则适用于卫星通信和雷达等领域。
3、极化电磁波的极化是指电场矢量的方向在传播过程中的变化规律。
常见的极化方式有线极化、圆极化和椭圆极化。
极化特性在无线通信和雷达系统中有着重要的应用。
电磁波的传播与天线
电磁波的传播与天线一、引言在现代科学技术的发展中，电磁波的传播与天线起着至关重要的作用。
电磁波作为一种能量传输的媒介，在通信、无线电、雷达等领域发挥着重要的作用。
而天线则是电磁波的重要发射与接收装置。
本文将对电磁波的传播特性以及天线的基本原理进行探讨。
二、电磁波的传播特性电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的波动现象。
根据电磁波的频率范围，可以将电磁波分为不同的类型，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
这些电磁波在自然界中的传播方式有所不同。
电磁波具有波粒二象性，既可以视为波动的能量传输，也可以视为粒子（光子）流动的粒子。
根据电磁波的传播特性，我们可以观察到以下几个重要现象：1. 折射：当电磁波从一种介质进入另一种介质时，会因介质的光密度不同而发生折射现象。
这一现象可见于我们日常生活中的折光现象，如光线从空气射入水中时产生的折射现象。
2. 反射：电磁波在遇到界面时，会发生反射现象。
这个现象可以用我们在镜子中看到自己的倒影来理解。
反射为电磁波的传播提供了重要的信息传输手段，如雷达系统利用反射原理检测目标的位置。
3. 散射：电磁波在遇到粒子或较小尺寸的物体时，会发生散射现象。
这一现象在大气中的光散射中得到了充分的应用，如太阳光在大气中的散射使得我们能够看到蓝天。
三、天线的基本原理天线作为电磁波的发射与接收装置，在通信、雷达等领域起着重要的作用。
天线既可以将电磁波转化为电信号，也可以将电信号转化为电磁波。
其工作原理可以通过以下几个关键概念来理解：1. 辐射功率：天线在发射电磁波时会消耗一定的功率。
这个功率可以理解为天线向空间中辐射的能量，用来传输信息。
辐射功率与天线的发射特性有关，包括辐射形状、辐射图案等。
2. 增益：天线的增益是指天线在某个特定方向上辐射功率与理想点源天线辐射功率之比。
增益的大小可以决定天线的辐射距离和接收能力。
通过调整天线的结构和形状，可以获得不同增益的天线。
《电磁波的传播》 知识清单
《电磁波的传播》知识清单一、什么是电磁波电磁波，简单来说，就是由电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。
它就像一个无形的“信使”，在空间中以光速传播着各种信息。
电磁波不需要任何介质就可以传播，这使得它能够在真空中自由穿梭。
从我们日常使用的无线电波、微波，到红外线、可见光、紫外线、X 射线以及伽马射线，都属于电磁波的范畴。
二、电磁波的产生电磁波的产生通常源于电荷的加速运动或者电流的变化。
比如，当一个电子在导线中来回振动时，就会产生电磁波。
广播电台的发射天线中，通过变化的电流产生无线电波；而在太阳内部的核反应中，大量的带电粒子运动产生了包括可见光在内的各种电磁波。
三、电磁波的特性1、波长和频率波长是电磁波一个完整周期所传播的距离，而频率则是单位时间内电磁波振动的次数。
它们之间的关系是：光速＝波长×频率。
波长越长，频率越低；波长越短，频率越高。
2、波动性和粒子性电磁波既具有波动性，表现为它能发生折射、反射、干涉、衍射等现象；同时又具有粒子性，被称为光子，每个光子都具有一定的能量，能量大小与频率成正比。
3、偏振性有些电磁波在传播过程中，其电场或磁场的振动方向具有特定的规律，这种特性称为偏振性。
四、电磁波的传播方式1、地波传播沿着地球表面传播的电磁波称为地波。
波长较长的无线电波，如中波和长波，主要以地波方式传播。
它们能够绕过障碍物，传播距离较远，但信号容易受到地面吸收和干扰。
2、天波传播依靠电离层反射传播的电磁波称为天波。
短波无线电波能够被电离层反射回地面，从而实现远距离传播。
但电离层的状态会随时间变化，导致信号不稳定。
3、空间波传播也称为直射波传播，是指电磁波从发射天线直接传播到接收天线的方式。
这种传播方式主要适用于超短波和微波波段，常用于卫星通信、雷达等领域。
4、波导传播在一些特定的金属管道或波导中，电磁波可以沿着管道内部传播，常用于微波通信和雷达系统中。
五、电磁波的传播速度电磁波在真空中的传播速度是恒定的，约为 3×10^8 米/秒。
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一、电磁波传播基础知识
圆极化 椭圆极化 线极化 左旋、右旋；垂直、水平
一、电磁波传播基础知识
天线极化：是指电场矢量在空间运动的轨迹。
垂直方式
水平方式
+ 45斜角
- 45斜角
特例：线极化 垂直的、水平的、偏斜的
一、电磁波传播基础知识
双极化天线：由两组正交的辐射单元组成。
进得去， 出得来。
二、天线辐射原理
天线的辐射原理
天
线
的 辐
~
射
原
理
二、天线辐射原理
天线半波振子
半波振子是天线的基本辐射单元，波长越长，天线半波振子越大。
1/4 波长 1/4 波长
1/2 波长
半波振子 （电长度）
水平面
垂直面
二、天线辐射原理
半波振子示例：
二、天线辐射原理
天线辐射方向图
用来表述天线在空间各个方向上所具有的发射 和接收电磁波的能力。一般为三维辐射立体图。
Stock Code: 2342.HK
电磁波传播基本知识及天线原理
京信通信 未来无限延伸
一、 电磁波传播基础知识 二、天线辐射原理 三、天线主要性能参数 四、天线分类
一、电磁波传播基础知识
无线电波的定义
无线电波是一种信号和能量的传播形式，在传播过程中，电场和磁场在 空间中相互垂直，且都垂直于传播方向。
度下降至一半时的角域宽度，也叫3dB波束宽度。 水平面的半功率波束宽度叫水平面波束宽度；垂直面的半功率波束宽度
叫垂直波束宽度。
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标
天线参数
水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性 垂直面波束宽度及电下倾角度 前后比 增益
能够提升网络通信质量的辅助指标
交叉极化比 上旁瓣抑制
对网络性能有影响的辅助指标
下零点填充 方向图圆度
三、天线主要性能参数
半功率波束宽度：在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密
1、互补（完备不相关。正交/90度） （规划工作）
2、相当（平衡工作。+45/-45）
（胜任工作）
3、高效（XPD。降低损耗）
（专注工作）
一、电磁波传播基础知识
多径传播:电波在传播过程中，除直接传播外，遇到障碍物（例如，山
丘、森林、地面或楼房等高大建筑物），还会产生反射和绕射。因此，到 达接收天线的电磁波，不仅有直射波，还有反射波，绕射波、透射波，这 种现象就叫多径传输。 由于多径传播使得信号场强分布复杂化，波动很大；也由于多径传输的影 响，会使电波的极化方向发生变化（扭转），因此，有的地方信号场强增 强，有的地方信号场强减弱，另外，不同的障碍物对电波的反射能力也不 同 。为降低多径传输效应的影响，一般采用空间分集或极化分集来接收。
E、H、S 满足右手螺 旋
特例： 垂直的线极 化
随时间变化 随空间变化源自一、电磁波传播基础知识无线电波的传播方向
正交特性；电生磁、磁生电。
一、电磁波传播基础知识
无线电波的波长、频率与传播速度的关系
其中：波长 λ= C/f （式中，C为光速，f为工作频率，λ为波长。）
要点
在相同的介质中，不同频率下，天线的工作波长不同。频率越高， 波长越短。
单个辐射单元
多单元阵列
二、天线辐射原理
天线辐射方向图
实际评判中是其转化成的二维平面图形，即水平 面方向图及垂直面方向图。
水平面 垂直面
二、天线辐射原理
天线组成部件
同一款基站天线有多种设计方案来实现。
设计方案涉及到天线的以下四部分：
1、辐射单元（对称振子 or 贴片[阵元]） 振子
2、反射板（底板）
一般来说，在工作频带宽度内的各个频率点上，天线性能是有差异的。因此， 在相同的指标要求下，工作频带越宽，天线设计难度越大。
三、天线主要性能参数
辐射参数
主瓣； 副瓣； 半功率波束宽度； 增益； 波束下倾角； 前后比； 交叉极化鉴别率； 上旁瓣抑制； 下零点填充；
天线辐射方向图
三、天线主要性能参数
根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：
极化扭转：
一、电磁波传播基础知识
空间分集：单极化天线
极化分集：双极化天线
接 收 信 号 强 度
接收距离
一、电磁波传播基础知识
绕射传播
电波在传播途径上遇到障碍物时，总会力 图绕过障碍物，再向前传播。这种现象叫 做电波的绕射。
信号质量受到影响的程度不仅和接收天线 距建筑物的距离及建筑物的高度有关，还 和频率有关，频率越高，建筑物越高、越 近，影响越大。相反，频率越低，建筑物 越矮、越远，影响越小。 因此，选择基站场地以及架设天线时，一定要考虑到绕射传播可能产生的 各种不利影响。 （要点：近处、水平/垂直主波束+/-10dB内无遮挡）
天线的电性能与电长度（波长）对应。物理长度则需要进行换算。
一、电磁波传播基础知识
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。无线电波的极化是由电场矢量在空间运动的轨 迹确定的。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，则称为水平极化波。
主馈线（7/8“） 室内超柔馈线
防雷保护器 基站主设备
二、天线辐射原理
天线的定义
能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地 接收空间某特定方向来的电磁波的装置。
能量转化
电缆内高频电流
天
效率要求---追 求高效率
线
功
无线电 设备
能
定向辐射（接收）
方向图要求---满足特定空间分布要求
空间电 磁波
京信通信 未来无限延伸
一、 电磁波传播基础知识 二、天线辐射原理 三、天线主要性能参数 四、天线分类
二、天线辐射原理
天馈系统简介
天线调节支架
抱杆
接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
天线
接地装置
室外馈线
馈线卡 馈线过线窗
基站天线在整个网络建设中占经费比例不到3%，但 它对网络性能的影响却超过60%。 在实际网优工作中，通过天线的选择与调整是简单但收 效最大的方法。强化天线的性能和品质起着四两拨千斤 的作用。
3、功率分配网络（馈电网络）
4、封装防护（天线罩）
反射板
馈电网络
天线罩
京信通信 未来无限延伸
一、 电磁波传播基础知识 二、天线辐射原理 三、天线主要性能参数 四、天线分类
三、天线主要性能参数
天线工作频率
无论天线还是其他通信产品，总是在一定的频率范围（频带宽度）内工作， 其取决于指标的要求。通常情况下，满足指标要求的频率范围即可为天线的 工作频率。