基站天线的基本原理及电波传播
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。
天线基本知识
不同频段的电磁波适合采用不同的极化方式进行传播，移动通信系统通常采用垂直极化，而
广播系统通常采用水平极化，椭圆极化通常用于卫星通信。 国标 垂直极化、+/-45度交叉极化
影响因素
振元的摆放，目前天线单元主要由振子（偶极子）和微带缝隙天线两种类型组成，偶极子的
极化方向与振子轴线相同，缝隙天线的极化方向与缝隙长度方向轴线相同，因此极化方向比 较容易判断。
提纲
〔1〕基站天线的分类 〔2〕基站天线的内部结构
〔3〕基站天线的关键指标
〔4〕美化环境天线举例
Page 1
〔1〕基站天线的分类－
全向天线
按照极化 特性划分
指标特性
单极化天线 水平极化
基站天线
按照水平方向 图的特性划分
单极化天线
按照极化 方向划分
垂直极化
定向天线
按照极化特 性划分
垂直/水平 极化
Page 6
〔3〕基站天线关键指标
项目名称 频率范围(MHz) 极化方式(°) 天线增益(dBi) 水平波瓣宽(°) 垂直波瓣宽(°) 前后比（dB） 隔离度（dB） 输入阻抗(Ω) 电压驻波比 接口 最大功率(w) 闪电保护 尺寸(mm) 支撑杆(mm) 16.5 65±6 7.5 ≥25 ≥30 50 ≤1.5 N-型阴头×2 200 直流接地 875×176×63 2300~2500 ±45° 17dBi 60±6 7 指标 2500~2700
影响因素
基站天线的垂直面波瓣宽度与天线的长度尺寸有关，垂直面波瓣宽度越宽，天线 的长度越小，比如WCDMA天线若垂直面波瓣宽度为6.5度，天线的高度约为1.4m， 而垂直面波瓣宽度为13度的天线其高度约为0.66m。
5G移动通信基站电磁环境辐射监测
5G移动通信基站电磁环境辐射监测随着 5G 技术的迅速发展和广泛应用，5G 移动通信基站如雨后春笋般在各地建立起来。
然而，人们在享受 5G 带来的高速网络体验的同时，也对基站电磁环境辐射产生了担忧。
为了消除公众的疑虑，保障公众的健康和安全，对 5G 移动通信基站电磁环境辐射进行监测显得尤为重要。
一、5G 移动通信基站电磁辐射的基本原理要理解 5G 移动通信基站电磁环境辐射监测，首先需要了解电磁辐射的基本原理。
电磁辐射是由电场和磁场的交互变化产生的一种能量传播形式。
在 5G 移动通信中，基站通过天线向周围空间发射电磁波，以实现与用户设备的通信。
5G 所使用的频段较高，波长短，能量相对集中。
但这并不意味着其辐射就一定更强。
辐射的强度取决于多种因素，包括基站的发射功率、天线的增益、辐射方向以及与监测点的距离等。
二、5G 移动通信基站电磁环境辐射监测的重要性保障公众健康：电磁辐射对人体健康的潜在影响是公众关注的焦点。
虽然目前尚未有确凿的科学证据表明 5G 电磁辐射会对人体造成直接的严重危害，但进行监测可以及时发现异常情况，采取相应措施，保障公众的健康。
维护通信秩序：通过监测，可以确保基站的电磁辐射在规定的限值范围内，避免对其他通信系统造成干扰，维护正常的通信秩序。
增强公众信任：公开透明的监测数据能够消除公众的疑虑，增强对5G 技术的信任，促进 5G 网络的建设和发展。
三、5G 移动通信基站电磁环境辐射监测的方法现场监测：监测人员携带专业的电磁辐射监测设备，到基站附近的不同位置进行测量。
这些设备能够准确测量电场强度、磁场强度等参数。
模型预测：利用计算机模型，根据基站的技术参数、地理位置等信息，预测其电磁辐射的分布情况。
但这种方法需要准确的输入数据和可靠的模型，并且需要现场监测数据进行验证和修正。
长期监测：在一些重点区域或敏感地点设置长期监测站点，持续收集电磁辐射数据，以便观察其变化趋势。
四、监测设备与技术常用的监测设备包括频谱分析仪、电磁场探头、综合场强仪等。
《天线与电波传播》PPT课件
精选ppt
5
8.1天线基本概念
➢ 二维方向图
精选ppt
6
8.1天线基本概念
➢ 三维方向图
精选ppt
7
8.1天线基本概念
➢ 波束宽度
✓ 方向图中通常都有两个瓣或多个瓣 ❖ 其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣
✓ 波束宽度：主瓣两半功率点间的夹角 ✓ 又称为半功率（角）波束宽度、3dB波束宽度 ✓ 主瓣波束宽度越窄，方向性越好，抗干扰能力越强 ✓ 经常考虑3dB、10dB波束宽度
✓ 参考天线为半波振子天线:增益用dBd表示 ✓ 同一个天线用dBd和dBi分别表示时的转换关系为：
0dBd=2.14dBi
精选ppt
11
8.1天线基本概念
➢ 天线增益
精选ppt
12
8.1天线基本概念
– 天线的极化
➢ 平面波按极化可分为线极化波、圆极化波（或椭 圆极化波）
➢ 极化是指在垂直于传播方向的波阵面上，电场强 度矢量端点随时间变化的轨迹
精选ppt
24
8.1天线基本概念
✓ 基本电振子、半波振子、全波振子天线的增益
天线类型 基本电振子 半波振子 全波振子
增益(dBi) 1.76 2.14 3.80
精选ppt
精选ppt
23
8.1天线基本概念
✓ 几个名词 ❖ 对称振子：两臂长度相等的振子，每臂长度为λ/4 ❖ 全波对称振子：全长与波长相等的振子 ❖ 折合振子：将振子折合起来
✓ 随着长度L的增加，方向图变得比较尖锐 ❖ L≥λ/2时，除了主瓣外还有副瓣 ❖ L=λ时，在垂直于振轴线的方向上没有辐射
✓ λ/2的对称振子在800MHz频段约200mm长；在400MHz 频段约400mm长
天线和电波重点讲义
第三章 天线和电波传播在对移动通信网络进行规划和优化时，我们必须了解移动通信系统所用天线的性能，特别是基站天线的性能，和各种移动环境下的无线电波传播特性。
我们可以利用天线特性来改善移动通信网络的性能，例如利用天线分集可以有效地克服传播环境引起的多径效应，利用天线下倾可以减小蜂窝网络中由于频率复用产生的同频干扰。
另外，不同的蜂窝网络（宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝）和不同的环境（市区、郊区、农村、山区等）将呈现出不同的无线电波传播特性。
我们可以用不同的传播模式来描述不同环境下的传播特性，预测传播路径损耗，提高覆盖质量。
这一章主要讨论和陆地移动通信有关的基站天线和无线电波传播的特性。
3.1 基站天线在陆地移动通信系统中，基站天线的辐射特性直接影响无线链路的性能。
基站天线的辐射特性主要有：天线的方向性、增益、极化等。
3.1.1 天线基本特性3.1.1.1 方向图当天线作为发射天线时，在空间各个方向上辐射的能量是不均匀的，而当天线作为接收天线时从空间各个方向上接收到的能量也是不均匀的。
天线的这种方向选择性可以用它的辐射方向图来描述。
辐射方向图就是在以天线为球心的等半径球面上，相对场强随坐标变量θ和φ（球面坐标系）变化的图形，如图3.1所示。
由于测试技术的原因，一般天线生产厂家只能提供二维的天线方向图，如图3.2所示。
在︒=0φ或︒90平面上的二维方向图通常称为子午面方向图（或垂直方向图），而在︒=90θ平面上的二维方向图通常称为赤道面方向图（或水平方向图）。
在具体工程设计中一般不使用三维方向图，但在移动通信无线网络优化中，为了能定量评价基站天线下倾后对干扰减少所起的作用，三维方向图是有用的。
图3.1 天线的三维方向图(a) 垂直方向图 (b) 水平方向图图3.2 天线的二维方向图为了完整地确定天线的辐射特性，需要在每一工作频率上，测量或计算出等半径球面上的绝对幅值，然后利用在最大辐射方向上测得的功率值对场的绝对幅度值归一化。
移动通信基站及天线基本知识
波长
天线基本概念
? 对称振子上的电场和磁场
? 最大电压在对称振子末端； 电场线布满其之间。
电压
? 对称振子上的电流与电压大 小相反（馈电点处最大；对 称振子末端处最小）,电流 产生磁场。
电场
电流 磁场
天线基本概念
? 对称振子上的电场和磁场
? 电压(电场（E）平面)
电流(磁场（H）平面)
天线基本概念
移动通信基站及其天线
基 本 知识
天线基本概念
? 天线理论 ? 天线术语 ? 天线类型
天线基本概念
? 什么是天线?
? 天线是对两种传输形式电磁波进行相互转换 . ? 天线是接收和发射电磁波的设备 .
? 电缆界限电磁波
空间自由电磁波
天线基本概念
开路的传输线可说明天线的辐射原理
发射机产生的高频振荡功率经过传输线时 电磁波是不能向外辐射的。
单极化天线
天线基本概念
? 隔离度
1000mW ( 即1W)
在这种情况下的隔离为 10log(1000mW/1mW) = 30dB
1mWWWW
双极化天线
天线基本概念
? 三阶互调（Third Order Inter modulation ）
天线交调产物是指当两个或多个频率信号经过天线时， 由于天线的非线性而引起的与原信号有一定关系的其它 离散射频信号。
? 表征天线向一定方向辐 射电磁波功率的能力。
? 为将辐射功率沿水平方向集 中到某一区域，应垂直放置 半波对称振子并同相位连接.
? 对称振子数增加两倍时半功 率波瓣宽度大约减少是1/2
? 主方向上增益增加3dB
1λ/2阵子 78°
32° 2λ/2阵子
移动通信中的电波传播与天线第四讲_电波传播模型.
第5章移动通信系统中的场强预测模型☐场强预测——所谓场强预测是指根据移动通信的不同环境得到通信范围内的场强分布（路径损耗），建立电波传播的模型，以便对通信网进行规划和设计（天线、基站站址、小区半径、频率……）☐传播模式——分为经验模式、半经验或半确定模式、确定性模式。
经验模式是根据大量测量结果统计分析后导出的公式，应用经验模式可以容易和快速地预测路径损耗，不需要有关环境的详细信息，但是不能提供非常精确的路径损耗估算值。
确定性模式是对具体现场环境直接应用电磁场理论进行计算，如射线追踪方法，环境的描述可以从地形地物数据库中得到。
半经验或半确定模式是基于把确定性方法用于一般的市区或室内环境中导出的公式，为了改善半经验或半确定模式和实验结果的一致性，有时需要根据实验结果对公式进行修正，得到的公式是天线周围某个规定特性的函数。
传播环境——蜂窝移动通信的最大特点就是小区制。
小区的大小和范围直接和传播条件有关，可以根据需要选择小区的大小和范围。
移动通信系统中主要采用宏小区、微小区（微蜂窝）和微微小区（微微蜂窝）三种形式。
经验模式或半经验模式对具有均匀特性的宏小区是合适的。
半经验模式还适用于均匀的微小区，在那里模式所考虑的参数能很好的表征整个环境。
确定性模式适合于微小区和微微小区不管它们的形状如何。
确定性模式对宏小区是不能胜任的，因为对这种环境所需的计算机CPU时间使人无法忍受☐四种电波传播模型——电波传播模型是指通过对电波传播的环境进行不同方法的分析后所得到的电波传播的某些规律、结论以及具体方法。
利用电波传播模型不仅可以估算服务区内的场强分布，而且还可以对移动通信网进行规划与设计。
统计模型（Statistical Model）——通过对移动通信服务区内的场强进行实地测量，在大量实测数据中用统计的方法总结出场强中值随频率、距离、天线高度等因数的变化规律并用公式或曲线表示出来。
实验模型（Empirical Model）——通过实验方法得出某些电波传播规律，但不像统计模型那样用公式或曲线表示出来。
天线与电波传播_完整版
§1.1 辅助函数法
在远场区
E jA E jA E jA Er 0
1 j ˆE ˆ A H r r
天线辐射问题分析过程
§1.2 电基本振子
什么是电基本振子？ 一段通有高频电流的直导线，当导线长度远远小于
§1.2 电基本振子
近区场的性质：由于电场和磁场相差90度，故坡印 廷矢量的平均值等于零，这说明无电磁场能量辐射， 称为感应场。 远区场：当 kr 1 时称为远场区，电磁场主要由 kr 的低次幂项决定，故可略去 kr 的高次幂项，得
Er E H r H 0 jkr kI 0l e E j sin 4 r kI 0l e jkr H j sin 4 r
§1.2 电基本振子
电基本振子的场辐射
§1.3 磁基本振子
麦克斯韦电磁理论获得了巨大的成功。电和磁的 对称性问题，至今尚未解决。 电的基本单元是电荷。正负电荷可以分开，自由 电荷能单独存在，因而我们可以引进电荷密度和电 流密度的概念。 磁的基本单元是磁偶极矩，它可以看作是正负磁 荷的组合。然而，正负磁荷却不能分开，自由磁荷 不能单独存在。所以，在电磁理论中我们不能引入 磁荷密度和磁流密度等概念。
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。
天线和电波传播要求
洛伦兹条件：
A j j 1 A
2A k2A J
E j A j A j 1 A
因此，知道
A
H
1
A
A
E j A j A j 1 A
§1.1 辅助函数法
2A k2A J
A
4
v
J x , y , z e jkR
R
dv
－体电流
A
4
s
Js
x
,
y
,
z
e
jkR
R
ds
－面电流
A
4
c
Ie
x
,
y ,
z
e jkR R
dl
－线电流
远场辐射，忽略高阶项 1 n 2,3,4,
rn
A r ˆ A r , ˆ A , ˆ A ,e r jk ,rr
E 1 r je jk ˆ A r , ˆ A , r 1 2
§1.1 辅助函数法
在远场区
Er E
0
jA
E
jA
E
jA
H 1rˆE jrˆA
天线辐射问题分析过程
§1.2 电基本振子
什么是电基本振子？ 一段通有高频电流的直导线，当导线长度远远小于
波长时，该导线被称为电基本振子。 当： l/1 , 可近似地认为导线上每一点的电
流都是等幅同相的。
电基本振子天线结构
马可尼，意大 利人，当时年 仅20岁。
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。
天线工作原理
天线工作原理
天线是一种用于发送和接收无线电波的装置。
它的工作原理基于电磁学和电信号传输原理。
天线通过放置在合适位置的导电元件来实现无线通信。
当天线连接到发射器时，电信号会通过导线传输到天线的辐射元件。
这些辐射元件通常是导电杆、楔形元件或线圈，它们能够将电信号转换成无线电波。
当电信号到达辐射元件时，它会在天线周围产生一个电磁场。
根据辐射元件的形状和尺寸，电磁场会以特定的频率和方向传播，并形成电磁波。
这些电磁波是无线电信号的载体，它们携带着通过导线传输的信息。
在接收端，天线的工作方式与发送端类似。
当无线电波到达天线时，它会引起天线上的辐射元件产生感应电流。
这个感应电流会转移到连接的接收器上，并被处理成可用的信号。
同时需要注意的是，天线的选择和设计也会对无线通信的质量和距离产生影响。
合理选择天线的类型、形状和尺寸，以及确定天线的位置和方向，都会影响到信号的发送和接收效果。
综上所述，天线的工作原理是通过将电信号转换成无线电波，在发射端和接收端之间实现无线通信。
这种转换和传输过程依赖于电磁场的形成和感应电流的产生。
基站天线简介介绍
基站天线的应用场景
01
02
03
移动通信网络
基站天线广泛应用于移动 通信网络中，如2G、3G 、4G、5G等网络，为手 机用户提供无线通信服务 。
无线局域网
无线局域网（WLAN）中 的接入点（AP）通常也配 备了基站天线，用于实现 无线数据传输和网络覆盖 。
其他无线通信系统
如无线城市、物联网（ IoT）等无线通信系统， 也需要基站天线来实现信 号覆盖和服务。
城市智慧化
城市智慧化建设需要大量的传感器、摄像头等设备进行数据采集和传输，基站天线将为这 些设备提供稳定、高效的无线连接，推动城市智慧化的发展。对未来通信产业影响和价值提升网络性能
基站天线的技术创新和应用拓展将不断提升网络性能，满足人们对 高速、低延迟、大连接的需求，推动通信产业的快速发展。
降低成本
详细描述
增益是衡量天线性能的重要指标之一，通常用分贝（dB）表示。增益越高，天线 在特定方向上的信号传输距离越远。因此，在基站天线设计中，通常会追求较高 的增益以增强信号覆盖范围。
半功率角
总结词
半功率角是指天线在某个方向上的信号强度降低到最大值一半的角度。
详细描述
半功率角是衡量天线方向性的重要指标。半功率角越小，说明天线在各个方向上的信号强度越均匀， 信号覆盖范围也越广。在基站天线设计中，通常会追求较小的半功率角以提高信号覆盖效果。
辐射方向
由于定向基站天线具有明 显的辐射方向性，因此可 以针对特定方向进行信号 覆盖。
信号覆盖范围
由于其较强的方向性，定 向基站天线的信号覆盖范 围相对较小。
全向基站天线
3dB波束宽度
全向基站天线的3dB波束宽度通常在70-90度之间 。
辐射方向
天线的原理水平方向垂直方向
天线的原理水平方向垂直方向天线是无线通信系统中不可或缺的组成部分，它的作用是将电磁波能量转换为电信号或将电信号转换为电磁波能量。
天线的原理主要涉及水平方向和垂直方向两个方面。
一、水平方向在无线通信中，天线的水平方向主要指的是天线的辐射方向。
在发送信号时，天线会将电信号转换为电磁波能量，然后将其辐射出去。
而在接收信号时，天线则将接收到的电磁波能量转换为电信号。
天线的水平方向辐射特性主要由天线的辐射模式决定。
辐射模式是指天线在水平方向上辐射能量的分布情况。
常见的天线辐射模式有全向辐射、定向辐射和扇形辐射等。
1. 全向辐射天线全向辐射天线是指在水平方向上能够均匀辐射出信号的天线。
它的辐射模式呈现出一个圆形或球形的辐射图案。
全向辐射天线适用于无线通信中的广播和覆盖场景，能够实现信号的全方位覆盖。
2. 定向辐射天线定向辐射天线是指在水平方向上只能辐射出有限的范围内的信号的天线。
它的辐射模式呈现出一个锥形或扇形的辐射图案。
定向辐射天线适用于无线通信中的点对点通信和定向覆盖场景，能够实现信号的集中传输。
3. 扇形辐射天线扇形辐射天线是指在水平方向上辐射出一定范围内的信号的天线。
它的辐射模式呈现出一个扇形的辐射图案。
扇形辐射天线适用于无线通信中的区域覆盖场景，能够实现信号的广播传输。
二、垂直方向天线的垂直方向主要指的是天线的辐射高度。
在无线通信中，天线的辐射高度对信号的传播距离和覆盖范围有着重要影响。
1. 低天线低天线是指辐射高度相对较低的天线。
低天线适用于近距离通信场景，能够实现信号的局部传输。
例如，家庭无线路由器的天线通常辐射高度较低，主要用于家庭内部的无线网络覆盖。
2. 高天线高天线是指辐射高度相对较高的天线。
高天线适用于远距离通信场景，能够实现信号的远程传输。
例如，通信基站的天线通常辐射高度较高，用于实现广域覆盖和长距离传输。
天线的垂直方向辐射特性主要由天线的辐射角度决定。
辐射角度是指天线辐射能量的垂直分布情况。
5g基站天线的标准
5G基站天线的标准一、引言随着5G技术的快速发展，5G基站天线作为通信系统的重要组成部分，其性能和标准对于通信质量的影响日益显著。
本文将对5G基站天线的标准进行深入探讨，旨在提高5G通信系统的性能和稳定性。
二、5G基站天线概述5G基站天线是一种用于接收和发送无线信号的设备，是实现移动通信的关键组成部分。
其工作原理是通过电磁波的传播，实现信息的传输和接收。
5G基站天线具有高灵敏度、低损耗、宽频带等特点，对于提高通信质量和稳定性具有重要意义。
三、5G基站天线类型5G基站天线可分为多种类型，如定向天线、全向天线、智能天线等。
定向天线具有较高的增益和抗干扰能力，适用于覆盖范围较小、用户密度较高的场景；全向天线则适用于覆盖范围较大、用户密度较低的场景；智能天线则可根据信号质量实时调整波束方向，提高通信效率。
四、5G基站天线标准参数5G基站天线的标准参数主要包括频率、增益、波束宽度、极化方式等。
频率是衡量电磁波频率的参数，对于5G通信系统来说，频率越高，传输速率越快；增益是指天线在某一方向上的辐射强度与输入功率之比，反映了天线的传输效率；波束宽度则反映了天线的覆盖范围；极化方式则决定了电磁波的传播方向。
这些参数对于天线的性能和稳定性具有重要影响。
五、5G基站天线标准的应用5G基站天线的标准在移动通信领域得到了广泛应用。
在城市高楼林立的环境中，通过采用定向天线和智能天线技术，可以有效提高信号覆盖范围和抗干扰能力；在农村或偏远地区，全向天线的应用则更为广泛。
此外，随着物联网、云计算等新兴技术的发展，5G基站天线还将在智慧城市、智能交通等领域发挥重要作用。
六、5G基站天线的未来发展5G基站天线将会在未来继续发展和演进。
一方面，新型材料和技术如柔性电子、太赫兹技术等将为5G基站天线带来更优的性能和更低的成本；另一方面，人工智能和大数据技术的应用将使得5G基站天线能够实现自适应调整和优化，进一步提高通信质量和稳定性。
电波传播中信号增强技术的应用分析
电波传播中信号增强技术的应用分析在当今信息高度发达的时代，电波信号的传播质量对于通信、广播、导航等众多领域的正常运行至关重要。
然而，由于各种因素的影响，电波在传播过程中往往会出现信号衰减、干扰等问题，从而影响信息的准确传输。
为了解决这些问题，信号增强技术应运而生，并在实际应用中发挥着重要作用。
电波传播的基本原理要理解信号增强技术，首先需要了解电波传播的基本原理。
电波是以电磁波的形式在空间中传播的，其传播方式主要包括地波传播、天波传播和视线传播等。
地波传播主要适用于低频和长波信号，能够沿着地球表面传播较远的距离，但信号容易受到地面障碍物和电磁干扰的影响。
天波传播则利用电离层的反射和折射，适用于中波和短波信号，可以实现远距离通信，但信号的稳定性和可靠性相对较差。
视线传播则主要用于微波和毫米波信号，需要在收发端之间存在直视路径，信号传播距离相对较短，但具有较高的带宽和传输速率。
电波在传播过程中会受到多种因素的影响，导致信号强度减弱。
这些因素包括路径损耗、多径衰落、阴影衰落和干扰等。
路径损耗是由于电波在空间传播过程中的扩散和吸收导致的能量衰减，与传播距离的平方成正比。
多径衰落是由于信号经过不同路径到达接收端时，由于相位和幅度的差异而产生的信号衰落现象。
阴影衰落则是由于建筑物、山脉等障碍物阻挡信号传播而造成的信号衰减。
干扰则包括来自其他无线电设备的同频干扰、邻频干扰和互调干扰等，会严重影响信号的质量。
信号增强技术的分类为了提高电波传播中的信号质量，人们研发了多种信号增强技术。
这些技术可以大致分为以下几类：1、功率增强技术功率增强技术是通过增加发射端的发射功率来提高信号强度。
这种方法简单直接，但也存在一些局限性，如增加了能耗、可能对其他频段造成干扰等。
2、天线技术天线是电波信号的发射和接收装置，通过优化天线的设计和布局可以有效地增强信号。
例如，采用高增益天线可以提高信号的发射和接收效率；使用智能天线技术可以根据信号的来向自适应地调整天线的方向和波束形状，从而提高信号的接收质量。
基站天线基础知识
波长，两臂各四分之一波长。（图 2）
图 2：线型半波振子示意图
而基站天线中使用的微带贴片，微带馈电方向的尺寸也相当于中心频率的约半个 波长，因此，这样一个微带振子的辐射效果相当于一个线型半波振子。（图 3）
图 3：微带贴片示意图
因此有必要记住半波振子的一些特性参数。 半波振子的两个重要特性参数：㈠半功率波瓣宽度 78°；㈡方向系数 1.64，不考 虑损耗时的增益为 10lg1.64=2.15 dBi。 对称振子用同轴线馈电时，会出现两臂电流不对称，因此要用到平衡馈电器。 反射板的主要功能是增强天线的方向性，调节水平面半功率波瓣宽度等。 馈电网络的主要功能是将来自发射机的高频电流传输给辐射振子，或将来自辐射 振子的高频电流传输给发射机。同时，馈电网络还可以控制辐射单元的幅度和相位，以 实现方向图的优化。 接头的功能是实现天线与外部馈线的连接。
基站天线基础知识一天线的作用和分类在无线电通信广播电视雷达以及航空航海的导航等工程系统中都需要利用无线电波来传递信息以完成整个系统的工作天线就是这些系统中用来发射或接收无线电波的基本器件相当于嘴巴和耳朵
移动通信基站天线基础知识
一、天线的作用和分类
在无线电通信、广播电视、雷达以及航空航海的导航等工程系统中，都需要利用 无线电波来传递信息以完成整个系统的工作，天线就是这些系统中用来发射或接收无 线电波的基本器件（相当于嘴巴和耳朵）。在无线电系统中，由发射机输出的射频信号 通过馈线（电缆）输送到天线，天线就把这些信号以电磁波的形式发射出去。发射出去 的电磁波也要由天线接收下来，再通过馈线输送到无线电接收机，这样就实现了无线电 波在空间的传播。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线 也就没有无线电通信。（图 1）
基站天线介绍
目录第一讲无线传播原理 (2)1.1 无线传播基本原理 (2)1.2 无线传播环境 (3)1.2.1 频段划分介绍 (3)1.2.2 快衰落与慢衰落 (3)1.2.3 传播损耗 (5)1.3 无线传播模型 (7)1.4 多普勒效应 (10)1.5 菲涅尔区 (12)第二讲天线的基础知识 (13)2.1 天线的输入阻抗 (13)2.2 天线的极化方式 (14)2.3 天线的增益 (14)2.4 天线的波瓣宽度 (14)2.5 前后比(Front-Back Ratio) (15)第三讲基站天线的类别 (15)3.1 电调天线 (15)3.2 双极化天线 (15)第四讲基站天线的原理 (16)4.1 对称振子 (16)4.2天线方向性的讨论 (16)4.2.1 天线方向性 (16)4.2.2 天线方向性增强 (17)4.2.3 增益 (17)4.2.4 波瓣宽度 (18)4.2.5 前后比 (18)4.2.6 天线增益的若干近似计算式 (19)4.2.7上旁瓣抑制 (19)4.2.8 天线的下倾 (19)4.3 天线的极化 (20)4.3.1 双极化天线 (20)4.3.2 极化损失 (21)4.3.3 极化隔离 (21)4.4天线的输入阻抗 (22)4.5 天线的工作频率范围（频带宽度） (22)4.6移动通信常用的基站天线 (23)4.6.1 板状天线的基本知识 (23)第一讲 无线传播原理1.1 无线传播基本原理在规划和建设一个移动通信网时，从频段的确定、频率分配、无线电波的覆盖范围、计算通信概率及系统间的电磁干扰，直到最终确定无线设备的参数，都必须依靠对电波传播特性的研究、了解和据此进行的场强预测。
它是进行系统工程设计与研究频谱有效利用、电磁兼容性等课题所必须了解和掌握的基本理论。
众所周知，无线电波可通过多种方式从发射天线传播到接收天线：直达波或自由空间波、地波或表面波、对流层反射波、电离层波。
天线基本原理
天线基本原理天线是无线通信系统中的重要组成部分，它的性能直接影响着通信质量和覆盖范围。
天线的基本原理是指天线在接收和发送无线电波时的工作原理和特性。
了解天线的基本原理对于设计和优化无线通信系统至关重要。
首先，天线的基本原理包括天线的辐射和接收特性。
天线是通过电流来辐射和接收无线电波的，当电流通过天线时，会在周围产生电磁场，从而辐射出无线电波。
同时，当无线电波入射到天线上时，会在天线中感应出电流，从而实现信号的接收。
因此，天线的辐射和接收特性是天线基本原理的核心内容。
其次，天线的基本原理还包括天线的辐射模式和频率特性。
天线的辐射模式是指天线在空间中的辐射方向图，它描述了天线在不同方向上的辐射功率分布情况。
而天线的频率特性则是指天线在不同频率下的辐射效果，包括天线的增益、方向性和波束宽度等参数。
这些特性对于天线的设计和选择具有重要意义。
另外，天线的基本原理还涉及天线的阻抗匹配和天线的极化特性。
天线的阻抗匹配是指天线与馈源之间的阻抗匹配情况，良好的阻抗匹配可以提高天线的辐射效率和带宽。
而天线的极化特性则是指天线辐射的电磁波的偏振状态，包括线偏振、圆偏振和椭圆偏振等。
天线的极化特性对于信号的传输和接收具有重要影响。
最后，天线的基本原理还包括天线的材料和结构特性。
天线的材料和结构对于天线的工作频段、辐射效率和机械强度等都有重要影响。
不同的材料和结构可以使天线具有不同的特性，因此在天线设计和优化过程中需要充分考虑这些因素。
总的来说，天线的基本原理涉及了天线的辐射和接收特性、辐射模式和频率特性、阻抗匹配和极化特性、以及材料和结构特性等多个方面。
了解天线的基本原理对于工程师和设计师来说至关重要，它可以帮助他们更好地设计和优化无线通信系统，提高通信质量和覆盖范围，满足用户对于无线通信的需求。
因此，深入理解天线的基本原理是无线通信领域的重要基础之一。
基站的工作原理
基站的工作原理
基站是移动通信系统中的重要设备，主要起到连接移动终端和核心网络的作用。
基站的工作原理可以分为以下几个方面：
1. 射频信号接收：基站会接收来自移动终端的射频信号。
移动终端通过天线将信号发送给基站，基站则利用高频射频链路接收信号。
2. 数字信号处理：基站会将接收到的模拟信号转换为数字信号。
这个过程包括模数转换和滤波等处理，将信号转换成计算机可以处理的数字格式。
3. 数据分组及传输：基站将数字信号进行分组，用于数据传输。
分组后的数据通过光纤、铜缆或无线信号传输到核心网络。
4. 信号增强和转发：基站需要对信号进行增强和转发，确保信号能够覆盖到指定的范围内。
基站通常会选择最佳的传输路径，并利用功率放大器将信号加强后转发出去。
5. 频率管理：基站需要进行频率管理，确保不同基站之间的频率不冲突。
通过合理的频率安排，可以实现多个不同基站的共存和协调。
基站的工作原理是一系列复杂的技术和处理过程的综合体，通过各种技术手段将移动终端与核心网络连接起来，实现无线通信服务的提供。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
f1
f2
2
• = f2 - f1 • 低于低的频率 • 高于高的频率 • 不会在频率之间 • 3rd = 2f1 - f2, 2f2 - f1 is away • 5th = 3f1 - 2f2, 3f2 - 2f1 is 2 away • 7th = 4f1 - 3f2, 4f2 - 3f1 is 3 away • 奇数倍互调信号的能量会落在带内
Lucent Technologies Proprietary
33
反射导致的延迟
Lucent Technologies Proprietary
34
多径效应
Lucent Technologies Proprietary
35
地面反射
Lucent Technologies Proprietary
36
- 天线方向图的俯视图 - 典型的带宽为20－360度
Lucent Technologies Proprietary
17
天线方向图示例
Lucent Technologies Proprietary
18
增益和波瓣宽度的关系 增益可用以下公式简略表示： G (dBi) = 10 log(29000/) = 天线的水平带宽（度） = 天线的垂直带宽（度）
5
基站天线的主要电气特性 (1)
• 天线增益 Gain（单位：dBd 或 dBi） • 带宽 Bandwidth（单位：MHz ） • 方向图 Pattern
– 水平波瓣宽度（单位：degree） – 垂直波瓣宽度（单位：degree）
• • • •
6
前后比 Front-to-Back Ratio（单位：dB） 驻波比VSWR 回损 Return Loss（单位： dB） 功率容量 Maximum Input Power（单位：Watt）
20
驻波比VSWR 与回损
VSWR 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2.0 3.0 Return Loss (dB) 20.83 17.69 15.56 13.98 12.74 11.73 9.54 6.02 Transmission Loss (dB) .04 .07 .12 .18 .24 .30 .51 1.25
Lucent Technologies Proprietary
基站天线的主要电气特性 (2)
• • • • • 极化方式 Polarization 下倾角 Downtilt（单位：degree） 三阶互调 Intermodulation（单位：dBc） 阻抗 Independence （单位：ohms） 雷电防护 Lightning protection
Lucent Technologies Proprietary
2
天线知识概述
天线知识概述
Lucent Technologies Proprietary
3
天线的定义
• 天线是一种将传输线送来的高频传导电流转变成空间电磁 波或反向过程的装置。 • 天线是无源而非有源器件。
• 天线的增益是指它与各向同性（isotropic)天线相比，能量 集中的增大倍数（dBi)。或与偶极子（dipole)天线相比， 能量集中的增大倍数（dBd)。
Lucent Technologies Proprietary
15
天线带宽 • Cellular系统天线的带宽 • PCS系统天线的带宽 • 双波段天线
Lucent Technologies Proprietary
16
天线方向图
• 垂直面方向图
- 天线方向图的侧视图 - 典型的带宽为4－15度
• 水平面方向图
= 下倾角
Lucent Technologies Proprietary
27
天线下倾角 (3)
出于不同的工程考虑，给出如下两个公式：
(a) = tan-1(H/2R) + Vertical Beamwidth/2
(b) = p - 2 tan-1(R/H) 公式(a) 说明下倾角可减少邻基站（r＝2R）的3dB干扰。 公式(b) 说明下倾角可以保护基站（r＝R）边缘的覆盖。
• 地貌 • 传播模型
Lucent Technologies Proprietary
31
自由空间传播
10 log (Pr) = (10 log(Pt) + 10 log(A) - 10 log(4p)) - 20 log(r)
Lucent Technologies Proprietary
32
环境损耗
Lucent Technologies Proprietary
14
dBd与dBi 的对比 •
天线增益是一个相对的概念。
• 大多数VHF/UHF天线厂商使用偶极子做为参考（单位：dBd）。 • 微波天线厂商常用各向同性源做为参考。（单位：dBi) • 天线增益（ dBi ) = 天线增益 （ dBd ）+ 2.15
12
天线增益的含义 • 天线阵列（辐射线性阵列） • 基本单元：半波偶极子 • 增加一倍半波偶极子个数，增益增加3dB。
Lucent Technologies Proprietary
13
天线增益－全向天线
Radome (fibre glas, plastics)
Four connected Half-wave dipoles
Lucent Technologies Proprietary
19
驻波比VSWR 与回损
• 驻波比VSWR定义如下：
• 回损定义如下：
• 传输损耗定义如下： TL= -10 log{1-Reflected power/Forward power}
Lucent Technologies Proprietary
Lucent Technologies Proprietary
4
典型的基站天线类型
• 全向天线 • 定向天线 – 按结构分
• 板状天线 • 对数周期天线
– 按极化方式分
• 单极化天线 • 双极化天线
– 交叉极化（垂直和水平） – 斜极化（+45 度和 -45 度）
Lucent Technologies Proprietary
植物的吸收效应
•
•
植物的种类 – 密度 – 大小 – 高度 对于射频信号所产生的影响 – 穿透损耗 – 季节性影响
Lucent Technologies Proprietary
37
传播模型
• 李氏模型
• Hata-Okumura 模型 • Cost-231-Hata 模型 • 其他
Lucent Technologies Proprietary
Lucent Technologies Proprietary
7
基站天线的主要机械特性
• • • • • • • 天线尺寸 天线重量 天线罩材 构造特点 安装附件，配合抱杆、外墙等多种安装方式使用 安装附件，可供现场调整下倾角使用 接头的类型和位置
Lucent Technologies Proprietary
Lucent Technologies Proprietary
25
天线下倾角 (1)
• 合理使用下倾角可以有效控制信号传播
• 下倾角的获得可通过电子倾角、机械倾角、或两种方 式混和得到
• 全向天线差不多都是使用电子倾角 • 板状天线的电子倾角的获得可通过改变注入Feedline长 度或增加正相位延时获得
Lucent Technologies Proprietary
11
天线辐射
• 天线接通信号源后，辐射元件产生电场与磁场
• 电场方向与辐射元件方向一致 • 磁场环绕在以辐射元件为圆心的轴上，其方向与电场正交 • 电磁波的方向分别正交于电场E和磁场H
Lucent Technologies Proprietary
Lucent Technologies Proprietary
Frequency
24
互调 (3)
防止天线侧生成互调产物的方法有：
• 接头尽量少 • 所有接头必须牢固、干净 • 最好是单块集成电路 • 不使用属性不同的金属 • 焊接接头尽量少 • 在信号通路中不使用含铁的金属（例如：镀镍的金属） • 在高电流通路中不使用铆钉 • 注意安装7/16 D型接头时的安装工艺
22
互调(1)
• 互调是在非线性设备中两个或多个信号混和后产生的新 信号。 • 可能生成互调产物的 - 放大器 - 滤波器 - 塔（生锈的金属） - 同轴电缆及接头 - 装配硬件（生锈和腐蚀的金属） - 天线（虚接，虚焊，结合点）
Lucent Technologies Proprietary
23
互调 (2)
Lucent Technologies Proprietary
28
天线下倾角 (4)
机械倾角与电子倾角的比较
Lucent Technologies Proprietary
29
电波传播的基本知识
电波传播的基本知识
Lucent Technologies Proprietary
30
知识点
• 射频传播
One element: 2.1 dBi / 0 dBd Two elements: 5.1 dBi / 3 dBd Four elements: 8.1 dBi / 6 dBd Eigth elements: 11.1 dBi / 9 dBd 一般来说，并不推荐更高的增益，因为高增 益会使偶极子的间距太小并且天线太大。 天线一般是垂直极化。
Lucent Technologies Proprietary
26
天线下倾角 (2)