天线实训报告

1、方向性图：天线的基本功能是将馈线传输的电磁波变为自由空间传播的电磁波，天线的 方向图是表征天线辐射时电磁波能量（或场强）在空间各点分布的情况，它是描述天线的主要 传输之一。天线的方向性图是一个立体图形。它的特性可以用两个互相垂直的平面（E 平面和 H 平面）内方向性图来描述。
2、方向性系数：上述方向性图虽然一定程度上反映了天线辐射状态，但它是一个相对值， 为了定量描述天线集中辐射程度，引进了方向性系数这一概念。方向性系数定义是：在同一距 离及相同辐射条件下，某一天线最大辐射方向性上辐射功率密度 Smax（或场强平方 E2max）与 无方向天线（点源）辐射功率密度 S0（或场强平方 E20）之比，用 D 来表示。
Freq
Start MHz 10.000 000 Stop MHz 100.000 000
Center MHz 45.000 000
Span MHz 90.000 000 CW MHz
例：设置起始频率为 1MHz，截止频率为 1300MHz 步骤如下：
FREQ → Start MHz → 1 → MHz
Stop MHz
→
1
→
3
→
0
→
0
→ MHz
3. 调节扫频信号源输出电平的大小。按信号源输出设置键 POWER ，进入如图电平设置界面， 设置幅度为0dBm，步骤如下：
POWER → Level → 0 → dBm 4. 设置参考电平
按 LEVEL 键进入参考电平设置，测量时按各项菜单对应软键可进行相关通道参考电 平以及参考电平位置的设置。
2.1.1 微波RFID天线的结构 、图片
图6.5给出了几种实际RFID微波天线的图片，由这些图片可以看出各种微波RFID天线的 结构以及与天线相连的芯片。
由图6.5可以看出，微波 RFID 天线有如下特点。 （1）微波 RFID 天线的结构多样。
2.1.2 微波天线的特点
由图6.5可以看出，微波RFID天线有如下特点。 （1）微波RFID天线的结构多样。 （2）很多电子标签天线的基板是柔软的，适合粘帖在各种物体的表面。 （3）天线的尺寸比芯片的尺寸大很多，电子标签的尺寸主要是由天线决定的。 （4）由天线和芯片构成的电子标签，很多是在条带上批量生产。
VSWR应小于1.2。过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大，影响基站的服务性
能。
1.4.3 回波损耗
回波损耗是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。回波损耗的值在0dB的到无穷大之
间，回波损耗越大表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。0表示全反射，无穷大表示完全
匹配。在移动通信系统中，一般要求回波损耗大于14dB。
3 物联网常用器件安装测量记录及分析
3.1 实验目的
了解物联网常用射频同轴电缆的常规性能与测试方法。
3.2 实验仪器和设备
(1) 任一款网络分析仪 (2) 射频测试附件 (3) 匹配负载 (4) 待测电缆
1 台； 1 套； 1 只； 1根 。
3.3 实验原理
当电缆的末端接上匹配负载时,其输入端的驻波比即是电缆的驻波比。仪器接入电缆 与不接入电缆时,信号的减少即插损。
通道校准，主要是对用户的线缆进行校准。通道校准时连接如下图，操作按
键顺序 例：
CAL → Path Cal 。
POWER ON
回波损耗=-10 lg [(反射功率)/(入射功率)]
驻波比－－回波损耗对照表：
VSWR
1.2
1.25
1.30
1.35
1.40
1.50
回波损耗
21
19
17.6
16.6
15.6
14.0
2 物联网常用天线具体举例
天线(Antenna)是在无线电收发系统中，向空间辐射或从空间接收电磁波的装置。
2.1 微波RFID天线技术
1 物联网常源自文库天线简介
1.1 物联网相关基本概念
物联网(The Internet of things)的定义是：通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定 位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信 息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的概念是在 1999年提出的。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础 仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何 物品与物品之间，进行信息交换和通讯。
(4)降低蜂窝系统的成本 智能天线利用多种技术优化了信号的接收,从而能够显著降低放大器成本和功率损耗,提高 系统的可靠性,实现系统的低成本。 (5)提供新服务 智能天线在使用过程中必须对用户进行测向,以确定用户的位置,从而为用户提供基于位置 信息的服务,如紧急呼叫等。目前,美国联邦通信委员会已准备实施用户定位服务。 (6)更好的安全性 使用智能天线后,窃听用户的通话将会更加困难,因为此时盗听者必须和用户处于相同的通 信方向上。 (7)增强网络管理能力 利用智能天线可以实时检测电磁环境和用户情况,从而为实施更有效的网络管理提供条件。 (8)解决远近效应问题和越区切换问题 智能天线可自适应地调节天线增益,较好地解决了远近效应问题,为移动台的进一步简化提 供了条件。在蜂窝系统中,越区切换是根据基站接收的移动台的功率电平来判断的。由于阴影效 应和多径衰落的影响常常导致越区转接,增加了网络管理的负荷和用户呼损率。在相邻小区应用 的智能天线技术,可以实时地测量和记录移动台的位置和速度,为越区切换提供更可靠的依据。
2 物联网常用天线具体举例 ............................. 5
3 物联网常用器件安装测量记录及分析 ................... 7
4 物联网天线安装测量记录及分析
11
参考文献 ........................................ 加页码
（5）由天线和芯片构成的电子标签尺寸很小。 （6）有些天线提供可扩充装置，来提供短距离和长距离的RFID电子标签。
2.1.3 微波 RFID 天线的应用
微波 RFID 天线结构多样，是物联网天线的主要形式，微波 RFID 天线的应用方式很多， 可以应用在制造、物流、防伪和交通等多种领域，是现在 RFID 天线的主要形式。微波 RFID 天 线的应用方式很多，下面以仓库流水线上纸箱跟踪为例，给出微波 RFID 天线在跟踪纸箱过程中 的使用方法。
3.4 实验步骤
1. 接通网络分析仪的电源，按下电源开关，等待屏幕上显示测量界面。 2. 根据器件的工作频率，设置仪表的测量频率，仪表的测量频率宽度一般大于器件的工作 频率宽度。设置仪表的起始频率为 10MHz，截止频率为 1300MHz。
按 FREQ 键，进入如图频率设置界面。 在此界面下可以有以下软键可以通过侧面按键选中设置
5、天线阻抗：是指天线输入端口向天线辐射口方向看过去的输入阻抗，它取决于天线结构 和工作频率。只有天线的输入阻抗与馈线阻抗良好匹配时，天线的转换效率才最高（参见4式）， 否则将在天线输入端口上产生反射，在馈线上形成驻波，从而增加了传输损耗。
6、天线极化是指天线最大辐射方向上的电场强度（E）矢量的取向。线极化是一种比较常 用的极化方式，线极化又可分为“垂直极化和水平极化”，前者电场矢量与地面垂直，后者则与 地面平行
1.2 天线在物联网中的作用
(1)提高系统容量 在蜂窝系统中,用户的干扰主要来自其他用户,而智能天线将波束零点对准其他用户,从而减
少了干扰的影响。由于系统提高了接收信噪比,因此减少了频谱资源的复用距离,从而获得了更大 的系统容量。
(2)扩大小区覆盖距离和范围 使用智能天线可以提高用户和基站的功率接收效率,进一步扩大基站的通信距离,减少功率 损失,从而延长电池的寿命,减小用户的终端。 (3)减少多径干扰影响 智能天线使用阵列天线,通过利用多个天线单元的接收信息和分集技术,可以将多径衰落和 其他多径效应最小化。
（1）纸箱放在流水线上，通过传动皮带送入仓库。 （2）纸箱上贴有标签，标签有两种形式，一种是电子标签，一种是条码标签。为防止电子标签 损毁，纸箱上还贴有条码标签，以作备用。 （3）在仓库门口，放置3个读写器天线，读写器天线用来识别纸箱上的电子标签，从而完成物 品识别与跟踪的任务。
2.1.4 微波天线的主要参数
1.3 常用的物联网射频识别（RFID）天线
按照现在RFID系统的工作频段，天线可以分为低频LF、高频HF、超高频UHF及微波天 线，不同频段天线的工作原理不同，使得不同天线的设计方法也有本质的不同。在RFID系统中， 天线分为电子标签天线和读写器天线，这两种天线按方向性可分为全向天线和定向天线等；按 外形可分为线状天线和面状天线等；按结构和形式可分为环形天线、偶极天线、双偶极天线、 阵列天线、八木天线、微带天线和螺旋天线等。在低频和高频频段，RFID系统主要采用环形天 线，用以完成能量和数据的电感耦合；在433MHz、800/900MHz、2.45GHz和5.8GHz的微波 频段，RFID系统可以采用的天线形式多样，用以完成不同任务。
RFID天线制作工艺主要有线圈绕制法、蚀刻法和印刷法，这些工艺既有传统的制作方 法，也有近年来发展起来的新技术，天线制作的新工艺可使RFID天线制作成本大大降低，走出 应用成本瓶颈，并促进RFID技术进一步发展。
1.4 天线的常见参数及其含义
1.4.1 天线的输入阻抗
天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。天线与馈线的连接，最佳情
微波RFID技术是目前RFID技术最为活跃和发展最为迅速的领域，微波RFID天线与低 频、高频RFID天线相比有本质上的不同。微波RFID天线采用电磁辐射的方式工作，读写器天 线与电子标签天线之间的距离较远，一般超过1m，典型值为1～10m；微波RFID的电子标签较 小，使天线的小型化成为设计的重点；微波RFID天线形式多样，可以采用对称振子天线、微带 天线、阵列天线和宽带天线等；微波RFID天线要求低造价，因此出现了许多天线制作的新技术。
惯。在我们日常维护中，用的较多的是驻波比和回波损耗。一般移动通信天线的输入阻抗为50
Ω。
1.4.2 驻波比
SWR=R/r=(1+K)/(1-K) ，反射系数K=(R-r)/(R+r) (K为负值时表明相位相反)
驻波比是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。驻波比为1，表示完全匹配；驻波比
为无穷大表示全反射，完全失配。在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1.5，但实际应用中
例：设置 A 通道参考电平为-40dB，步骤如下：
A Ref Level
→
-
→
4
→
0
→ dB
5. 设置栅格幅度 按此对应软键可以进行相应通道栅格对应幅值设置，范围在 1-10dB。
例：设置 A 通道栅格幅度为 8dB，步骤如下：
CHAN → A Scale/div → 8 → dB
6. 通道校准
按仪器校准设置键 CAL ，进入校准界面。在此键状态下可选择“通道路径校准”、 “电桥 校准”、更加确保测量的准确性。
3、天线效率：一般来说构成天线的导体和绝缘介质都有一定的能量损耗，输入天线的功率 不可能全部转化为自由空间电磁波的辐射功率，我们把天线辐射功率 Pr 与天线输入功率之比称 作天线效率
4、增益系数：简称增益，它的定义是：在同一距离及相同输入功率的条件下，某一天线在 最大辐射方向上的辐射功率密度 Smax（或场强平方 E2max）与无方向天线（理想点源）的辐射 功率密度 S0（或场强平方 E20）之比，用 G 来表示
南京信息职业技术学院
实训报告
姓名 陶丽娟
学号 11019P08
系部
电子信息学院
专业
电子信息工程技术（物联网技术）
班级
11019P
指导教师
谭立容
实训名称
天线安装与调试
完成时间： 2012 年 5 月 28 日
目录
1 物联网常用天线简介 ................................. 3
形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有
驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电
抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射
系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个纯出于习