天线的基础知识篇

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源自文库
天线
抱杆
室外馈线
主馈线（7/8“）
室内超柔馈线
防雷保护器 基站主设备
电缆长度L 电缆损耗（dB) 回波损耗（dB） VSWR
50米 4 18 1.29
30米 2.4 16.4 1.36
15米 设天线端口驻波比1.5，电缆的损耗
1.2
4dB/100米，如果其他部件制作工艺优
15.2 秀，则可以算出不同电缆长度时在机房
SWR＝1.5时候的效率为：96％ SWR＝1.3效率为98％，用户手机接收到的
电平会比SWR为1.5时高出0.1dBm！ 不要过分追求完美（驻波比）！
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驻波比测试
整个天馈系统的驻波比的影响因素包括： 天线驻波、馈线系统的插入损耗、室外跳线驻波、馈 线驻波、避雷器驻波、室内超柔跳线驻波比 是以上所有部分驻波的综合效果。 馈线的接头制作和避雷器的驻波比在工程上常常被忽 视，是造成天馈系统驻波比升高的主要原因。
率越低。 一般要求驻波比小于等于1.5
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• 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
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反射功率计算公式：
pr pt 2(S SW WR R 1 1)2
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天线与馈线的连接
检查馈线外皮是否破损 检查馈线的电缆头是否牢固，焊接是否良
好 检查馈线电缆头的型号与天线电缆头的型
号是否相配 接口用防水胶密封防止进水
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天馈系统的检测
天线和馈线安装好后，使用之前要用通 过式的功率计或驻波表检测系统的电压 驻波比是否满足要求
天线一般直流接地，万用表无法检查天 线的好坏
吸盘天线 增益低 应用时放置在一 个足够大的金属 板上，一般要求2 个波长以上
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天线的安装注意事项
尽量选择制高点安装，周围没有明显阻挡 安装在铁塔上，天线与铁塔距离应两个波
长以上 天线固定在金属杆上时，金属杆不应该超
出天线的辐射部分（天线的辐射体对周围 的金属物体敏感，会影响方向图和驻波） 安装八木天线要注意排水孔的方向
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增益是一种辐射强度的比值（不是加减关系）。 为了方便，行业内一般对这个比值进行下面的
转换： 上面的G我们一般叫dB值，以表示这个值是经
过上面的转化得到的； 如果是以理想参考天线为参考的，得到的G后
面加上单位：dBi；以半波振子天线作参考的 加上单位dBd。 国内用得更多的是dBi值。
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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4、带宽（天线的工作频率范围）
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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5、天线的极化
设天线的辐射场E（t，r）是简谐场，在 波的传播路径上的某一点作一个垂直于 传播方向的平面，电场将躺在这个平面 上，电场矢量随时间变化一个周期，电 场矢端所描画出的轨迹定义为发射时波 的极化，简称极化。
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天线的极化
天线的极化有圆极化、线极化、椭圆极 化
相同极化的两副天线通信效果最好 线天线的极化可以从辐射体来判断
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防雷措施
安装避雷针，天线应该在避雷针45°保 护范围内，避雷针与天线的横向距离应 大于两个波长
馈线窜接避雷器 四环阵的支撑杆本身可以当做避雷针，
安装的时候支撑杆一定要接地良好
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垂直面 E面
水平面波束宽度 = 360º 垂直面波束宽度= 78º
立体图
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2、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。
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全向天线3D方向图
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全向天线2D方向图
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全向天线直角坐标方向图
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定向天线3D方向图
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水平面和垂直面方向图
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1.42 端口测得的驻波比如左表所示。
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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
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2、方向图
方向图像一个“汽车轮胎”
水平面 H面
天线基础知识篇
什么是天线？
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。 天线的功能：
能量转换－导行波和自由空间波的转换； 定向辐射（接收）－具有一定的方向性。
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天线的辐射原理：
传输线 终端张角传输线 对称振子
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天馈系统
天线调节支架
抱杆
接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
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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）
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大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但
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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
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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。
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VSWR
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弦上的驻波
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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
D×效率系数＝G
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与放大器的增益定义不一样； 放大器的增益：把输入信号放大n倍输出，那
么增益就是n倍，或者是10log（n）dB； 天线是一种无源器件，不会把信号放大（有源
天线除外）； 天线具有方向性，同样的输入功率，不同天线
在同一方向辐射的强度不同（通常考察最大辐 射方向） ； 为表征这种辐射差异性，指定一种天线作为参 考，所有天线与之对比，这个比值就是增益；
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三遥系统中常用的天线
杆状全向天线 玻璃钢外罩 用作中心台天线
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三遥系统中常用的天线
四环阵天线 改变振子的方向可以改变方向 图，可以当全向天线用，也可 以加强某一个方向的辐射。 增益高，全向时8dBi，定向时 11dBi
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三遥系统中常用的天线
八木天线 结构简单、定向性好
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三遥系统中常用的天线
天线 室外馈线
接地装置
馈线卡 馈线过线窗
主馈线（7/8“） 室内超柔馈线
防雷保护
器 基站主设
备
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天线有哪些种类？
用途分：通信天线、雷达天线、广播天 线、电视天线等
频段分：长波天线、中波天线、短波天 线、微波天线等
方向性分：全向天线、定向天线 辐射原理分：线天线、面天线、微带天
线、缝隙天线等
要关心的方向图指标
一般对方向图比较关心的指标有： 1、半功率角（角度越小，增益越大） 2、前后比 3、副瓣电平
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3、方向系数和增益
天线在某方向的方向系数D是它在该方向 的辐射强度同把同样的辐射能量向空间 均匀辐射的辐射强度之比。
天线在某方向的增益G是它在该方向的辐 射强度同把同样的输入能量向空间均匀 辐射的辐射强度之比。
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指定的参考天线不同，比较出来的值不一样。 为了统一，通常指定两种参考天线：一种是理
想的各向同性的天线（不存在的），下面称为 理想参考天线；一种是规定了制作方法的半波 对称振子天线。 这两种指定的参考天线比较出来的值也是不一 样的，为了区别这个值是以哪种天线作为参考 的，在这个值后面加上单位加以区分。 其它参考天线比较出来的值都要转化为以此两 种指定天线作为参考。
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增益的dBi值减去2.15就得到增益的dBd值。
各向同性的理想参考天线在 所有方向具有相同的辐射
半波对称振子具有面包 圈形的方向图辐射
2.15dB
半波对称振子的增益为2.15dBi
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方向系数和增益
9.85dBd＝12dBi 半波振子的增益是2.15dBi
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4、带宽（天线的工作频率范围）