散射天线参数

散射天线参数
散射天线参数

散射通信天线由天线、云台及天线控制设备三部分组成该设备用于车载散射通信系统中,天线控制设备控制下将天线对准到通信所要求的位置,以便实现系统的各项功能。

散射通信天线的作用是将散射通信设备功率放大器输出的射频信号进行放大并馈送出去,并接收对端的射频信号,以完成整个系统功能。

天线控制设备的前面板上有液晶显示器、按键和状态指示灯等人机交互设备。通过按键,操作人员能便捷的控制天线完成自动展开和自动收藏、限位设定、速度设定及暂停等功能,同时还具有报警功能。

散射通信天线设备主要特点:

1)天线采用栅格的结构及铝质材料,这样天线质量轻,抗风能力强;

2)云台采用交流伺服控制系统,这样电机尺寸小,使得云台的体积小、高度低,更适合于车载使用。

3)控制系统采用绝对光电编码器回传角度值,提高了控制精度。

1.1主要技术参数

1.3.1天线技术参数

1)工作频率:4.4~5.0GHz

2)天线增益:≥34+20lg(f/4.7)dB(1.3米×1.8米)或

≥35.5+20lg(f/4.7)dB(1.8米×2.1米)

3)旁瓣峰值:≤-20dB

4)极化方式:水平极化

5)电压驻波比:≤1.5

6)天线前后比:>40dB

7)天线口径:1.3米×1.8米(中心站)、1.8米×2.1米(外围站)

8)天线型式:单偏置切割抛物面

9)反射面结构:栅格状

1.3.2云台技术参数

1)方位转动范围及方向:见车载布局及限位要求

2)俯仰转动范围:-5°~+15°

3)驱动速度:0.05°/s,0.2°/s,2°/s三挡可选

4)云台重复定位精度:≤0.3°

5)驱动方式:手动/电控

6)整机功率:≤800W

1.3.3天线控制设备技术参数

1)供电:交流220V±10%

2)控制方式:交流伺服控制;

3)天线运动范围:方位:与车载布局及限位要求相符合;俯仰:-5°~+15°

4)驱动速度:0.05°/s,0.2°/s,2°/s三挡可选

5)显示精度:≤0.1°

6)监控接口:RS485

7)机箱尺寸:面板482.6mm x132.5mm,机箱高度3u(122.5mm),机箱宽度424mm,深度420mm。

8)机箱使用环境:

①使用温度: 0℃~+40℃

②储存温度:-55℃~+70℃

③相对湿度:≤ 93%,+35℃

9)机箱重量:≤15kg

天线的基本参数

1.1天线得基本参数 从左侧得传输线得角度瞧,天线就是一个阻抗(impedance)为Z得2终端电路单元(2-terminal circuit element),其中Z包含得电阻部分(resistiv eponent)被称为辐射电阻(radiationresistance,Rr);从右侧得自由空间角度来瞧,天线得特征可以用辐射方向图(radiation pattern)或者包含场量得不等于天线材料自己得电阻,而就是天线、天线所处得环境(比如温度)方向图。R r 与天线终端得综合结果。 影响辐射电阻Rr得还包括天线温度(antennatemperature,T A)。对于 与天线材料本身得温度一点都没有关系,而就是与自无损天线来说,天线温度T A 由空间得温度有关。确切地说,天线温度与其说就是天线得固有属性,还不如说就是一个取决于天线“瞧到”得区域得参数。从这个角度瞧,一个接收天线可以被视作能遥感测温设备。 辐射电阻Rr与天线温度T A都就是标量。另一方面,辐射方向图包括场变量或者功率变量(功率变量与场变量得平方成正比),这两个变量都就是球体坐标θ与Φ得函数。 1.2天线得方向性(D,Directivity)与增益(G,Gain) D=4π/ΩA,其中ΩA就是总波束范围(或者波束立体角)、ΩA由主瓣范围(立+副瓣范围(立体角)Ωm。 体角)Ω M 如果就是各向同性得(isotropic)天线,则ΩA=4π,因此D=1。各向同性天线具有最低得方向性,所有实际得天线得方向性都大于1。 如果一个天线只对上半空间辐射,则其波束范围ΩA=2π,因此D=4π/2π=2=3.01dBi、 简单短偶极子具有波束范围ΩA=2.67πsr,与定向性D=1、5(1、76dBi)。 如果一个天线得主瓣在θ平面与Φ平面得半功率波束宽度HPBW都就是20度,则D=4πsr/ΩA sr=41000deg2/(20deg)*(20 deg) ≈103≈20dBi(dB over isotropic)。这意味着,当输入功率相同时,该天线在主瓣方向得辐射功率就是各向同性天线得103倍。 天线增益G既考虑天线得方向性,又考虑天线得效率。G=kD。只要天线不就是100%损耗,那么G就小于D。k就是天线得效率因子(0≤k≤1)。天线效率只与天线得欧姆电阻损耗有关、在发射状态时,这些电阻损耗使得收到得能量没有被

浙江大学-电磁场与电磁波实验(第二次).doc

本科实验报告 课程名称:电磁场与微波实验 姓名:wzh 学院:信息与电子工程学院 专业:信息工程 学号:xxxxxxxx 指导教师:王子立 选课时间:星期二9-10节 2017年 6月 17日 Copyright As one member of Information Science and Electronic Engineering Institute of Zhejiang University, I sincerely hope this will enable you to acquire more time to do whatever you like instead of struggling on useless homework. All the content you can use as you like. I wish you will have a meaningful journey on your college life. ——W z h 实验报告 课程名称:电磁场与微波实验指导老师:王子立成绩:__________________ 实验名称: CST仿真、喇叭天线辐射特性测量实验类型:仿真和测量 同组学生姓名: 矩形波导馈电角锥喇叭天线CST仿真 一、实验目的和要求 1. 了解矩形波导馈电角锥喇叭天线理论分析与增益理论值基本原理。 2.熟悉 CST 软件的基本使用方法。 3.利用 CST 软件进行矩形波导馈电角锥喇叭天线设计和仿真。 二、实验内容和原理 1. 喇叭天线概述 喇叭天线是一种应用广泛的微波天线,其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。合理的选择喇叭尺寸,可以取得良好的辐射特性:相当尖锐的主瓣,较小副瓣和较高的增益。因此喇叭天线在军事和民用上应用都非常广泛,是一种常见的测试用天线。喇叭天线的基本形式是把矩形波导和圆波导的开口面逐渐扩展而形成的,由于是波导开口面的逐渐扩大,改善了波导与自由空间的匹配,使得波导中的反射系数小,即波导中传输的绝大部分能量由喇叭辐射出去,反

天线的主要性能指标和相关知识

天线的主要性能指标 1、方向图: 天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。以发射天线为例,从不同角度方向辐射出去的功率或场强形成的图形。一般地,用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图,分为水平面方向图和垂直面方向图。平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图;垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图。 描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度,在天线辐射功率分布在主瓣最大值的两侧,功率强度下降到最大值的一半(场强下降到 最大值的0.707倍,3dB衰耗)的两个方向的夹角,表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度。一般地,GSM定向基站水平面半功 率波瓣宽度为65° 在120°的小区边沿,天线辐射功率要比最大辐射方向上低9-10dB。 2、方向性参数 不同的天线有不同的方向图,为表示它们集中辐射的程度,方向图的尖锐程度,我们引入方向性参数。理想的点源天线辐射没有方向性,在各方向上辐射强度相等,方向是个球体。我们以理想的点源天线作为标准与实际天线进行比较,在相同的辐射功率某天线产生于某点的电场强度平方E2与理想的点源天线在同一点产生的电场强度的平方E02的比值称为该点的方向性参数D=E2/E02? 3、天线增益 增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数,但两者又不尽相同。增益是在同一输出功率条件下加以讨论的,方向性系数是在同一辐射功率条件下加以讨论的。由于天线各方向的辐射强度并不相等,天线的方向性系数和增益随着观察点的不同而变化,但其变化趋势是一致的。一般地,在实际应用中,取最大辐射方向的方向性系数和增益作为天线的方向性系数和增益。 另外,表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益,在各方向的辐射是均匀的;dBd相对于对称阵子天线的增益 dBi=dBd+2.15。相同的条件下,增益越高,电波传播的距离越远。 4、入阻输入阻抗 输抗是指天线在工作频段的高频阻抗,即馈电点的高频电压与高频电流的比值,可用矢量网络测试分析仪测量,其直流阻抗为0Q。 般移动通信天线的输入阻抗为50 Q。 5、驻波比 由于天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗不可能完全一致,会产生部分的信号反射,反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波,其相邻的电 压最大值与最小值的比即为电压驻波比VSWR假定天线的输入功率P1,反射功率P2,天线的驻波比VSWR=( +) / (-)。一般地说,移 动通信天线的电压驻波比应小于 1.5,但实际应用中VSWR应小于1.2。 6、极化方式 根据天线在最大辐射(或接收)方向上电场矢量的取向,天线极化方式可分为线极化,圆极化和椭圆极化。线极化又分为水平极化,垂 直极化和土45o极化。发射天线和接收天线应具有相同的极化方式,一般地,移动通信中多采用垂直极化或土45o极化方式。 7、双极化天线隔离度 双极化天线有两个信号输入端口,从一个端口输入功率信号P1dBm,从另一端口接收到同一信号的功率P2dBm之差称为隔离度,即隔 离度=P1-P2。 移动通信基站要求在工作频段内极化隔离度大于28dB。土45o双极化天线利用极化正交原理,将两副天线集成在一起,再通过其他的一 些特殊措施,使天隔离度大于30dB。 天线常识

天线简介

天线一般理论简介 为了有效斯将能量从发射机馈送到天线,需要解决如下三个问题:1、有效地进行能量转换,提高辐射功率或提高天线系统的信噪比,天线作为传输线的终端负载,要求天线与传输线匹配;2、天线作为一种辐射或接受器件,应具有向所需方向辐射无线电波的能力;3、天线作为一种极化器件,可分为线极化,圆极化和椭圆极化。在同一系统中收发天线应具有相同的极化形式。天线一般都是可逆的,即同一副天线即可用做接收天线,也可用作发射天线。天线按结构形式分为两大类:一类是导线,金属棒或金属板构成的天线,称为线天线;另一类是似声学或光学设备,由金属面或介质面构成的面天线。 一、基本元的辐射: 1、电基本振子的辐射 给出在球坐标原点沿z 轴放置的电基本振子在各向同性理想均匀无限大自由空间的表达式: 3202 32022 cos 41sin 41 sin 40 jkr A r jkr A jkr A r I l j k E e r r I l j k jk E e r r r I l jk H e r r H H E θ?θ?θπωεθπωεθπ---? ?= -+ ?????=-+- ?????= + ??? ===注:9 02 2 000 010 362/E 120H k k θ? εεπ πλωεμηπ-== === =相移常数;波阻抗(远区场) (1)近区场

当kr<<1时称为近区场,此时 2 3 3 sin 42 cos 41 sin 40 A A r A r I l H r I l E j r I l E j r H H E ?θθ?θ πθωεπθ ωεπ= =-=-=== 不难看出,上述表达式和稳态场的公式完全相符,因此,近区场又称为似稳区。场随距离的增大而迅速减少。电场滞后于磁场90度,因此复坡印延矢量是虚数(12S E H =?),每周平均 辐射的功率为零。这种没有能量向外辐射的场称之为“感应场”。 (2)远区场 当kr>>1时称为远区场,此时60sin e sin e 20 jkr A jkr A r r I l E j r I l H j r E H H E θ? θ?πθλθλ--==≈=== 此时,有电场和磁场两个分量在空间相互垂直且与r 矢径方向垂直,三者构成右手螺旋系统。电场、磁场在时间上同相,其复坡印延矢量* 12S E H =?是实数,为有功功率且指向r 增加的 方向上。二者比值为一实数0 120η π =,所以仅需讨论二者之一。 且电基本振子远区场是沿着径向向外传播的横电磁波TEM 。在0180 o o θ =、方向上辐射为0,在90 o θ =方向辐射最强。方向图: E 面(包含振子轴)为一个8字形,H 面(垂直振子轴)为一个圆。 (3)辐射功率

天线的几个重要参数介绍

一、天线的几个重要参数介绍 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惯。在我们日常维护中,用的较多的是驻波比和回波损耗。 xx: 它是行波系数的倒数,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。回波损耗: 它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。 2.天线的极化方式 所谓天线的极化,就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为水平极化波。由于电波的特性,决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流,极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减,而垂直极化方式则不易产生极化电流,从而避免了能量的大幅衰减,保证了信号的有效传播。因此,在移动通信系统中,一般均采用垂直极化的传播方式。另外,随着新技术的发展,最近又出现了一种双极化天线。就其设计思路而言,一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式,性能

智能天线技术研究及其相关介绍

智能天线技术研究及其相关介绍 智能天线原名自适应天线阵列(AAA,AdapTIve Antenna Array),最初应用于雷达、声纳、军事方面,主要用来完成空间滤波和定位,大家熟悉的相控阵雷达就是一种较简单的自适应天线阵。移动通信研究者给应用于移动通信的自适应天线阵起了一个较吸引人的名字:智能天线,英文名为smart antenna或intelligent antenna。 1.基本结构顾名思义自适应天线阵由多个天线单元组成,每一个天线后接一个加权器(即乘以某一个系数,这个系数通常是复数,既调节幅度又调节相位,而在相控阵雷达中只有相位可调),最后用相加器进行合并。这种结构的智能天线只能完成空域处理,同时具有空域、时域处理能力的智能天线在结构上相对复杂些,每个天线后接的是一个延时抽头加权网(结构上与时域FIR均衡器相同)。自适应或智能的主要含义是指这些加权系数可以恰当改变、自适应调整。 上面介绍的其实是智能天线用作接收天线时的结构,当用它进行发射时结构稍有变化,加权器或加权网络置于天线之前,也没有相加合并器。 2.工作原理假设满足天线传输窄带条件,即某一入射信号在各天线单元的响应输出只有相位差异而没有幅度变化,这些相位差异由入射信号到达各天线所走路线的长度差决定。若入射信号为平面波(只有一个入射方向),则这些相位差由载波波长、入射角度、天线位置分布唯一确定。给定一组加权值,一定的入射信号强度,不同入射角度的信号由于在天线间的相位差不同,合并器后的输出信号强度也会不同。 以入射角为横坐标,对应的智能天线输出增益(dB)为纵坐标所作的图被称为方向图(天线术语),智能天线的方向图不同于全向(omni-)天线(理想时为一直线),而更接近方向(direcTIonal)天线的方向图,即有主瓣(main lobe)、副瓣(side lobe)等,但相比而言智能天线通常有较窄的主瓣,较灵活的主、副瓣大小、位置关系,和较大的天线增益(天线术语,天线的一项重要指标,是最强方向的增益与各方向平均增益之比),另外和固定天线的最大区别是:不同的权值通常对应不同的方向图,我们可以通过改变权值来选择合适的方向图,即天线模式(antenna pattern)。

各种天线参数和分类

汽车天线 汽车天线又叫车载天线,一般汽车上的天线用于车上的收音机和电台,可分汽车内置天线和外置天线。但根据不同用途的汽车也有安装其他的天线。如公交车有DVB-T天线,车载TV天线。物流及出租车还装有GSM天线、GPS卫星天线。收音机和电台天线主要就是AM/FM天线、软PCB数字天线、AM/FM/TV天线等。根据不同的功能和用途,所用的天线的频率也不同。 目录 名词释义: 又叫车载天线,是指设计安装在车辆上的移动通讯天线。最常见就是吸盘天线。由于吸盘天线安装摆放容易,所以在一些简易设台场合常常用吸盘天线代替基地天线。 结构分类: 车载天线结构上有缩短型、四分之一波长、中部加感型、八分之五波长、双二分之一波长等形式的天线,理论上它们的效率依次增加,同样工作频段的天线的长度也依次增加。 缩短型: 由于车辆本身有限高,加上过长的天线在车辆高速行进时形成的风阻,过桥洞、进入地下车库都是问题,所以车载天线并不是越长越好,一般要求轿车天线不超过70厘米,面包车类要求天线更短。缩短型天线体积小巧,虽然增益不高,但适合使用于需要隐蔽天线的场合。 八分之五波长和中部加感型

一般的警用车辆建议安装高增天线,尤其是在活动区域范围比较大的车辆,350MHZ高增益天线多分为八分之五波长加感的形式,在距天线顶部二分之一波长距离处有一个加感线圈。400MHZ频段双二分之一波长天线具有较高的增益,它的外观特征是天线的振子上有两个加感线圈。八分之五波长和中部加感型也有较高的增益,且价格比较便宜,因此得到广泛的使用。在作为临时固定台天线使用的场合可以考虑选用增益高的吸盘天线,天线的长度不必有过多限制。由于吸盘天线是根据汽车使用环境而设计所以在作为固定使用时在其下吸一块半径大于1米的金属板(如铁皮)会有更好的使用效果。由于进口原装的车载天线价格非常昂贵且优势不突出,所以一般都选用国产车载天线。在天线选型阶段主要参考天线的外型和增益。建议选用大厂家的名牌产品,他们提供的参数真实性比较高,制造工艺也有保证。如果是批量采购完全可以到专业天线制造厂家按使用频段定制,以取得最佳的使用效果。 汽车天线(8张) 频率分类: GSM天线 1. 工作频率:900MHZ/1800MHZ 900MHZ增益:3dBi 1800MHZ 增益:3dBi 2. VSWR:GSM〈1.8 DCS 〈1.8 3.线长:RG174线,3米/5米 4.安装方式:磁铁吸附 5.适用接头:SMA/SMB/GT5/BNC/MCX/MMCX 6.工作温度:-20℃~+85℃ 7.贮藏温度:-40℃~+90℃ TV天线 1.电源电压DC 10.5∽16.5V 2.电源60∽100MA 3.工作频率48∽860MHZ 4.增益15±3DB 5.噪声系数≤7DB 6.输出阻抗 75Ω 7.输出驻波≤3 8.环境温度 -20℃∽+70℃

北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告二

北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告二

信息与通信工程学院电磁场与微波实验报告

实验二网络分析仪测试八木天线方向图 一、实验目的 1.掌握网络分析仪辅助测试方法; 2.学习测量八木天线方向图方法; 3.研究在不同频率下的八木天线方向图特性。 注:重点观察不同频率下的方向图形状,如:主瓣、副瓣、后瓣、零点、前后比等; 二、实验步骤: (1) 调整分析仪到轨迹(方向图)模式; (2) 调整云台起点位置270°; (3) 寻找归一化点(最大值点); (4) 旋转云台一周并读取图形参数; (5) 坐标变换、变换频率(f600Mhz、900MHz、1200MHz),分析八木天线方向图特性; 三、实验测量图 不同频率下的测量图如下: 600MHz:

900MHz:

1200MHz:

四、结果分析 在实验中,分别对八木天线在600MHz、900MHz、1200MHz频率下的辐射圆图进行了测量,发现频率是900MHz的时候效果是最好的,圆图边沿的毛刺比较少,方向性比较好,主瓣的面积比较大。 当频率为600 MHz的时候,圆图四周的毛刺现象比较严重,当频率上升到1200MHz时,辐射圆图开始变得不规则,在某些角度时出现了很大的衰减,由对称转向了非对称,圆图边缘的毛刺现象就非常明显了,甚至在某些角度下衰减到了最小值。 从整体来看,八木天线由于测量的是无线信号,因此受周围环境的影响还是比较大的,因此在测量的时候周围的人应该避免走动,以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。 由实验结果分析可知:最大辐射方向基本在90°和270°这条直线上,图中旁瓣均较小,及大部分能量集中在主瓣。 八木天线由于测量的是无线信号,因此受周围环境的影响还是比较大的,因此在测量的时候应当尽量保持周边环境参数一定,以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。 五、实验总结

智能天线自适应滤波器算法研究及分析比较

万方数据

万方数据

图2LMS、NLMS算法的实际权矢量与误差权矢比较图3LMS、NLMS算法实际输出信号误差曲线比较 n(当u=1;DB=20时) NLMS算法1次实验误差平方的均值曲线 n(当u=l;DB=20时) NLMS算法20次实验误差平方的均值曲线 图4NLMS算法试验误差平方均值曲线比较 表1用NLMS算法设计的自适应滤波系数 序号l2345678910ll 1次0.0503—0.07300.046lO.01320.1202—0.42161.4157—0.49850.197l一0.0343O.013920次0.0128O.033O一0.0275—0.0765O.15l2—0.440O1.3397—0.46l0O.1545O.00310.0266 改进的LMS自适应滤波器算法使输出信号的误差明显减小,避免了传统的LMS自适应滤波器算法由于误差大而导致智能天线接收信号精度不高的缺点,这些在智能天线设计中有着广泛的应用。 参考文献 [1】黄武襄,王振五.CDMA系统中的几种智能天线自适应算法fJ】.重庆邮电学院学报(自然科学版),2004.16(4).[2】何振亚.自适应信号处理【M】.北京:科学出版社,2002:l一59. 《信息化纵横》2009年第17期[3】张秦,冯存前.变步长LMS算法及其在自适应消噪中的应用【J1.现代电子技术,2003,26(14):14—18. 【4】李正周.MATLAB数字信号处理与应用【M】.北京:清华大学出版社.2008:10一78. 【5】刘铁铮,漆兰芬.智能天线LMS算法的分析及实现方案IJ】.科学技术与工程,2006(9):36—39. [6】高鹰.谢胜利.一种变步长LMS自适应毽波算法分析[J】.电子学报,200l,29(8):10. (收稿日期:2009—05-14)欢迎网上投稿WWW.ocachina.corn 7万方数据

电磁场微波技术与天线(盛振华+++编著+)

第 1 章 电 磁 场 与 电 磁 波 的 基 本 原 理 电 磁 场 的 基 本 方 程 一、电磁场中的基本场矢量 电磁场中的基本场矢量有四个:电场强度E,电位移矢量D,磁感应强度B 和磁场强度H 。 (一) 电场强度E 场中某点的电场强度E 定义为单位正电荷在该点所受的力,即 : 电场强度E 的单位为伏/米(V/m)。 (二) 电位移矢量D 如果电解质中存在电场,则电介质中分子将被极化,极化的程度用极化强度P 来表示。此时电介质中的电场必须用电位移矢量D 来描写。它定义为 : 在SI 单位制中,D 的单位为库仑/米2(C/m2)。 对于线性媒质中某点的电极化强度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 : 故 ,式中ε=ε0(1+χe)称为介质的介电常数,而εr=1+χe 称为介质的相对介电常数。 (三) 磁感应强度B 磁感应强度B 是描写磁场性质的基本物理量。它表示运动电荷在磁场中某点受洛仑兹力的大小。磁感应强度B 定义为: (四) 磁场强度H 如果磁介质中有磁场,则磁介质被磁化。描写磁介质磁化的程度用磁化强度M 来表 示。此时磁介质中的磁场必须引入磁场强度H 来描写,它定义为: M 和H 的单位为安培/米 (A/m)。 在各向同性媒质中M 和H 方向相同。即有: 故 B=μ0(H+M)=μ0(1+χm)H=μ0μrH=μH 。 式中χm 称为媒质的磁极化率,它是一个没有量纲的纯数。μ=μ0(1+χm)称为媒质的磁导率。μr=1+χm 称为相对磁导率。 二、全电流定律 式中Jc 和Jd 分别为传导电流密度和位移电流密度,ic 和id 分别为传导电流和位移电流。 三、电磁感应定律 感应电场沿着任意的封闭曲线的积分应等于感应电势,用数学式子表示即为 : 由此得出一个结论:随时间变化的磁场会产生电场,而且磁通量的时间变化率愈大,则感应电动势愈大、电场愈强;反之则愈弱。同时,穿过一个曲面S 的磁通量为: F E q = 0D E P ε=+0e P x E ε=0000(1)e e r D E x E x E E E εεεεεε=+=+==F qv B =?0 B H M μ=-m M H χ=()()D e c l e d l S c S d H dl i i i dt H dl J J dS dD J dS dt φ===+=+=+???? m l d e E dL dt φ==-? m S l S B dS d E dL B dS dt φ==-???

天线性能的主要参数

天线性能的主要参数 有方向图,增益,输入阻抗,驻波比,极化方式等。 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50Q。 xx: 它是行波系数的倒数,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。 回波损耗: 它是反射系数绝对值的倒数,以分贝值表示。回波损耗的值在OdB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。 2 天线的极化方式 所谓天线的极化,就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为水平极化波。由于电波的特性,决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流,极化电流因受大地阻抗影响产生热能而 使电场信号迅速衰减,而垂直极化方式则不易产生极化电流,从而避免了能量的大幅

《电磁场微波技术与天线》总复习 填空题 选择题

《电磁场微波技术与天线》习题及参考答案 一、填空题: 1、静止电荷所产生的电场,称之为_静电场_;电场强度的方向与正电荷在电场中受力的方向__相同_。 2、电荷之间的相互作用力是通过 电场 发生的,电流与电流之间的相互作用力是通过磁场发生的。 3、矢量场基本方程的微分形式是:V A ρ=??ρ 和 J A ρρ=?? ;说明矢量场的散度 和 旋度 可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。 4、矢量场基本方程的积分形式是: dV dS A V V S ρ??=??ρ 和 dS J s dl A l ?=???ρ ρ;说明矢 量场的环量和 通量 可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。 5、矢量分析中的两个重要定理分别是高斯定理和斯托克斯定理, 它们的表达式分别是: dS A dV A S v ??=???ρ和dS rotA dl A s l ?=????ρ 。 6、静电系统在真空中的基本方程的积分形式是:∮D s ?·d S ?=q 和?λ E ?·d λ? =0。 7、静电系统在真空中的基本方程的微分形式是:V D ρ=??和0=??E 。 8、镜象法的理论依据是静电场的唯一性定理 。基本方法是在所求场域的外部放置镜像电荷以等效的取代边界表面的感应电荷或极化电荷 。 9、在两种媒质分界面的两侧,电场→ E 的切向分量E 1t -E 2t =_0__;而磁场→ B 的法向分量 B 1n -B 2n =__0__。 10、法拉弟电磁感应定律的方程式为E n =-dt d φ ,当d φ/dt>0时,其感应电流产生的磁场将阻止原磁场增加。 11、在空间通信中,为了克服信号通过电离层后产生的法拉第旋转效应,其发射和接收天线都采用圆极化天线。 12、长度为2h=λ/2的半波振子发射天线,其电流分布为:I (z )=I m sink (h-|z|) 。 13、在介电常数为e 的均匀各向同性介质中,电位函数为 22 11522 x y z ?= +-,则电场强度E ρ=5x y z xe ye e --+r r r 。 14、要提高天线效率,应尽可能提高其辐射 电阻,降低损耗 电阻。 15、GPS 接收机采用 圆极化 天线,以保证接收效果。 二、 选择题: 1、电荷只能在分子或原子围作微小位移的物质称为( D )。 A.导体 B.固体 C.液体 D.电介质 2、相同的场源条件下,真空中的电场强度是电介质中的( D )倍。

天线基本参数说明

天线有五个基本参数:方向性系数、天线效率、增益系数、辐射电阻和天线有效高度。这些参数是衡量天线质量好坏的重要指标。 【天线的方向性】是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。它的这种能力可采用方向图,方向图主瓣的宽度,方向性系数等参数进行描述。所以方向性是衡量天线优劣的重要因素之一。天线有了方向性,就能在某种程度上相当于提高发射机或接收机的效率,并使之具有一定的性和抗干扰性。 【方向性图】方向性图是表示天线方向性的特性曲线,即天线在各个方向上所具有的发射或接收电磁波能力的图形。 实用天线处在三度几何空间中,所以,它的方向性图应该是个立体图。在这个立体图中,由于所取的截面不同而有不同的方向性图。最常用的是水平面的方向性图(即和平行的平面的方向性图)和垂直面的方向性图(即垂直于的平面的方向性图)。有的专业书籍上也称赤道面方向性图或子午面方向性图。 【波瓣宽度】有时也称波束宽度。系指方向性图的主瓣宽度。一般是指半功率波瓣宽度。当 L/λ数值不同时,其波瓣宽度也不同。L/λ比值增加时,方向图越尖锐,但当(L/λ)>0.5时,除了与振子轴垂直的方向有最大的主瓣外,还可能出现付瓣。因此,波瓣宽度越小,其方向性越强,性也强,干扰邻台的可能性小。所以,对于超短波,微波等所用的天线,登记主瓣宽度这一指标,是十分重要的。

【方向性系数】方向性系数是用来表示天线向某一个方向集中辐射电磁波程度(即方向性图的尖锐程度)的一个参数。为了确定定向天线的方向性系数,通常以理想的非定向天线作为比较的标准。 任一定向天线的方向性系数是指在接收点产生相等电场强度的条件下,非定向天线的总辐射功率对该定向天线的总辐射功率之比。 按照上面的定义,由于定向天线在各个方向上的辐射强度不等,故天线的方向性系数也随着观察点的位置而不同,在辐射电场最大的方向,方向性系数也最大。通常如果不特别指出,就以最大辐射方向的方向性系数作为定向天线的方向性系数。 在中波和短波波段,方向性系数约为几到几十;在米波围,约为几十到几百;而在厘米波波段,则可高达几千,甚至几万。 【辐射电阻】发射天线的辐射功率与馈电点的有效电流平方之比,称为天线的辐射电阻。 辐射电阻是一个等效电阻,如果用它来代替天线,就能消耗天线实际辐射的功率。因此,采用辐射电阻这个概念,可以简化天线的有关计算。 辐射电阻的大小取决于天线的尺寸、形状以及馈电电流的波长。因为发射天线的任务是辐射电磁波,所以在装置天线时总是适当地选择其尺寸和形状,使辐射电阻尽可能大一些。

智能天线原理

智能天线原理 关键字: 智能天线原理 智能天线采用空分复用(SDMA)方式,利用信号在传播路径方向上的差别,将时延扩散、瑞利衰落、多径、信道干扰的影响降低,将同频率、同时隙信号区别开来,和其他复用技术相结合,最大限度地有效利用频谱资源。 基站智能天线是一种有多个天线单元组成的阵列天线,通过调节各单元信号的加权幅度和相位,改变阵列的方向图,从而抑制干扰,提高信噪比,它可以自动测出用户方向,将波束指向用户,实现波束跟用户走。 图1 智能天线方框图 智能天线是天线阵列,图7-2表示方框图,图中可以看出,由N个天线单元组成,每个天线单元有对应加权器,共有M组加权器,可以形成M个方向的波束,M表示用户数,其可以大于天线单元数,天线阵的尺寸和天线元的数目决定最大增益和最小波束宽度,意味在天线阵的尺寸和天线增益,及天线侧瓣性能两者之间要取得平衡。智能天线通过调节从每一个天线收到的信号的相位与幅度,结合使得形成所需要的波束,此过程称为波束形成。可以形成各种波束--扫描波束、多波束、成型波束、及有受控零位的波束。根据方向图分成两种类:自适应方向图智能天线和固定形状方向图智能天线。 智能天线关键技术是识别信号到达方向以及数字成型的实现,识别信号到达方向AOA(ANGLE OF ARRIVAL)的算法有:MUSIC算法、ESPRIT算法、最大似然算法等。数字成型实现就是选取最佳加权系数,获得最佳波束。自适应算法首先确定准则,常用有最大似然、最大信噪比SINR、最小均方误差MMSE、最小方差,具体产品选择其中一种,图7-3表示形成波束智能天线框图。

图2 波束成型智能天线原理示意图

天线简介

天线介绍

版本历史 版本/状态责任人发布日期备注V1.0 张鑫2010年7月天线简介第一版

目录 一、基础知识 (4) 1.1天线的定义 (4) 1.2天线的原理 (4) 1.3天线的基本参数 (5) 1.3.1 谐振频率 (5) 1.3.2 增益 (5) 1.3.3 驻波比 (6) 1.3.4 极化 (7) 1.3.5 辐射方向图 (8) 1.3.6 波瓣宽度 (9) 1.3.7 天线类型 (9) 二、天线的类型与选购 (11) 2.1 全向天线 (11) 2.1.1 普通全向天线 (11) 2.1.2 室内吸顶天线 (11) 2.2 定向天线 (12) 2.2.1 平板定向天线(Patch Antenna) (12) 2.2.2 八木天线(Yagi Antenna) (14) 2.2.3 抛物面栅状天线(Grid Antenna) (15) 2.3 天线配件 (15) 2.3.1 接头 (16) 注解:如何辨别天线接头的公母类型 (19) 2.3.2 射频电缆 (20) 2.3.3 其他配件 (21) 2.4 法律法规 (22) 三、无线传输 (23) 3.1影响室内无线传输的因素 (23) 3.2 室外传输和增益选择 (24) 3.2.1 视距传输(Line of Sight Propagation) (24) 3.2.2 自由空间路径损耗与传输距离 (25) 3.2.3 衰落余量和距离计算 (25) 3.2.4 Fresnel Zone (26) 3.2.5 计算举例 (26)

一、基础知识 1.1天线的定义 天线(Antenna)是一种变换器,它把传输线上传播的导行波,变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。 天线是在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统,凡是利用电磁波来传递信息的,都依靠天线来进行工作。此外,在用电磁波传送能量方面,非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性,即同一副天线既可用作发射天线,也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。 1.2天线的原理 当导线上有交变电流流动时,就可以发生电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图a所示,若两导线的距离很近,电场被束缚在两导线之间,因而辐射很微弱;将两导线张开,如图b、c所示,电场就散播在周围空间,因而辐射增强。必须指出,当导线的长度L远小于波长λ时,辐射很微弱;导线的长度L增大到可与波长相比拟时,导线上的电流将大大增加,因而就能形成较强的辐射。

电磁场的远场和近场划分

电磁辐射的测量方法通常与测量点位和辐射源的距离有关,即,所进行的测量是远场测量还是近场测量。由于远场和近场的情况下,电磁场的性质有所不同,因此,要对远场和近场测量有明确的了解。 1、电磁场的远场和近场划分 电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分,其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动,不向外发射,称为感应场;另一部分电磁场能量脱离辐射体,以电磁波的形式向外发射,称为辐射场。 一般情况下,电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为远区场(感应场)和近区场(辐射场)。由于远场和近场的划分相对复杂,要具体根据不同的工作环境和测量目的进行划分,一般而言,以场源为中心,在三个波长范围内的区域,通常称为近区场,也可称为感应场;在以场源为中心,半径为三个波长之外的空间范围称为远区场,也可称为辐射场。近区场通常具有如下特点: 近区场内,电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。即:E 377H。一般情况下,对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等),电场要比磁场强得多,对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具),磁场要比电场大得多。 近区场的电磁场强度比远区场大得多。从这个角度上说,电磁防护的重点应该在近区场。 近区场的电磁场强度随距离的变化比较快,在此空间内的不均匀度较大。 远区场的主要特点如下: 在远区场中,所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播,这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。在远区场,电场强度与磁场强度有如下关系:在国际单位制中,E=377H,电场与磁场的运行方向互相垂直,并都垂直于电磁波的传播方向。 远区场为弱场,其电磁场强度均较小 近区场与远区场划分的意义: 通常,对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说,近区场辐射的电磁场强度较大,所以,应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。对电磁辐射近区场的防护,首先是对作业人员及处在近区场环境内的人员的防护,其次是对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。而对于远区场,由于电磁场强较小,通常对人的危害较小。 对我们最经常接触的从短波段30MHz到微波段的3000MHz的频段范围,其波长范围从10米到1米。 2、远区场的测量 在远区场(辐射场区),可引入功率密度矢量(波印廷矢量),电场矢量、磁场矢量、波印廷矢量三者方向互相垂直,波印廷矢量的方向为电磁波传播方向。 在数值上,E=377H,S=EH=E2/377。其中电场强度E的单位是(V/m),磁场强度H的单位是(A/m),功率密度的单位是(W/m2),全部是国际单位制(SI)。 由公式可看出,在远场区,电场与磁场不是独立的,可以只测电场强度,磁场强度及功率密度中的一个项目,其他两个项目均可由此换算出来。 一般情况,关于远场和近场的测量问题可以简化为: 国标规定,当电磁辐射体的工作频率低于300MHz时,应对工作场所的电场强度和磁场强度分别测量。当电磁辐射体的工作频率大于300MHz时,可以只测电场强度。 300MHz频率相应的波长为1米,λ/6为16cm,16cm之外辐射场占优势。如按3λ的划分界限,距辐射源3米之外可认为是远场区。

天线的基本参数

1.1天线的基本参数 从左侧的传输线的角度看,天线是一个阻抗(impedance)为Z的2终端电路单元(2-terminal circuit element),其中Z包含的电阻部分(resistive component)被称为辐射电阻(radiation resistance,R r);从右侧的自由空间角度来看,天线的特征可以用辐射方向图(radiation pattern)或者包含场量的方向图。R r不等于天线材料自己的电阻,而是天线、天线所处的环境(比如温度)和天线终端的综合结果。 影响辐射电阻R r的还包括天线温度(antenna temperature,T A)。对于无损天线来说,天线温度T A和天线材料本身的温度一点都没有关系,而是与自由空间的温度有关。确切地说,天线温度与其说是天线的固有属性,还不如说是一个取决于天线“看到”的区域的参数。从这个角度看,一个接收天线可以被视作能遥感测温设备。 辐射电阻R r和天线温度T A都是标量。另一方面,辐射方向图包括场变量或者功率变量(功率变量与场变量的平方成正比),这两个变量都是球体坐标θ和Φ的函数。 1.2天线的方向性(D,Directivity)和增益(G,Gain) D=4π/ΩA,其中ΩA是总波束范围(或者波束立体角)。ΩA由主瓣范围(立体角)ΩM+副瓣范围(立体角)Ωm。 如果是各向同性的(isotropic)天线,则ΩA=4π,因此D=1。各向同性天线具有最低的方向性,所有实际的天线的方向性都大于1。 如果一个天线只对上半空间辐射,则其波束范围ΩA=2π,因此D=4π/2π=2=3.01dBi。 简单短偶极子具有波束范围ΩA=2.67πsr,和定向性D=1.5(1.76dBi)。 如果一个天线的主瓣在θ平面和Φ平面的半功率波束宽度HPBW都是20度,则D=4πsr/ΩA sr=41000 deg2/(20 deg)*(20 deg) ≈103≈20dBi(dB over isotropic)。这意味着,当输入功率相同时,该天线在主瓣方向的辐射功率是各向同性天线的103倍。 天线增益G既考虑天线的方向性,又考虑天线的效率。G=kD。只要天线不是100%损耗,那么G就小于D。k是天线的效率因子(0≤k≤1)。天线效率只

考研专业介绍:电磁场与微波技术

非统考专业介绍:电磁场与微波技术 一、专业介绍 电磁场与微波技术隶属于电子科学与技术一级学科。 1、研究方向 目前,各大院校与电磁场与微波技术专业相关的研究方向都略有不同的侧重点。以西安电子科技大学为例,该专业研究方向有: 01电磁兼容、电磁逆问题、计算微波与计算电磁学 04计算电磁学、智能天线、射频识别 07宽带天线、电磁散射与隐身技术 08卫星通信、无线通信、智能天线、信号处理 09天线理论与工程及测量、新型天线 10电磁散射与微波成像 11天线CAD、工程与测量 13移动卫星通信天线 14天线理论与工程 16电磁散射与隐身技术 17电磁兼容、微波测量、信号完整性分析 20移动通信中的相控阵、共形相控阵天线技术 21计算微波与计算电磁学、微波通信、天线工程、电磁兼容 22电阻抗成像、电磁兼容、非线性电磁学 23天线工程与CAD、微波射频识别技术、微波电路与器件 24电磁场、微波技术与天线电磁兼容 25天线测量技术与伺服控制 26天线理论与工程技术 27天线近远场测试技术及应用、无线网络通讯技术 28天线工程及数值计算 29微波电路与微波工程 30近场辐射及散射测量理论与技术 31微波系统和器件设计、电磁场数值计算 32电磁新材料、计算电磁学、电磁兼容 33计算电磁学、电磁兼容、人工合成新材料 34计算电磁学 35电磁隐身技术、天线理论与工程 36宽带小型化天线及电磁场数值计算 37射频识别、多天线技术 38天线和微波器件的宽带设计、小型化设计 2、培养目标 本专业培养德、智、体全面发展,在电磁信号(高频、微波、光波等)的产生、交换、发射、传输、传播、散射及接收等有关的理论与技术和信息(图像、语音、数据等)的获取、处理及传输的理论与技术两大方面具有坚实的理论基础和实验技能,了解本学科发展前沿和动态,具有独立开展本学科科学研究工作能力的高层次人才。 3、专业特色

智能天线技术_百度文库概要

TD-SCDMA 智能天线技术 恶劣的无线信道、快速增长的用户容量和有限的频谱资源造就了智能天线技术的飞速发展。智能天线采用空分多址(SDMA )技术,利用信号在传输方向上的差别,将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来,最大限度地利用有限的信道资源。与无方向性天线相比较,智能天线上、下行链路的增益大大提高,降低了发射功率电平,提高了信噪比,有效地克服了信道传输衰落的影响。同时,由于天线主波瓣直接指向用户,减小了与本小区内其它用户之间,以及与相邻小区用户之间的干扰,而且也减少了移动通信信道的多径效应。 1. 基本原理 天线的方向图表示的是天线增益与空间角度的关系,对于全向天线来说,它的方向图是一个圆。目前,基站大部分使用的是全向天线或者扇区天线,这些天线具有固定的天线方向图形式。如图1所示,在使用扇区天线的系统中,对于在同一扇区中的终端,基站使用相同的方向图特性进行通信,这时系统依靠频率、时间和码字的不同来避免相互间的干扰。

天线方向图的增益特性能够根据信号情况实时进行自适应变化的天线称为智能天线。由 于终端在尺寸和成本上的限制,目前对于智能天线的研究主要集中在基站侧。以下讨论只针对智能天线在基站上的应用。 智能天线具有根据信号情况实时变化的方向图特性。系统能够以更小的刻度区别用户位置的不同,并通过调整天线阵元中各个元素的加权参数来形成针对性的空间定向波束(图 2),使天线的主瓣方向对准用户信号到达方向,旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,从而达到最大化有用信号、抑制干扰信号的目的。智能天线技术在频率、

时间和码字的基础上,提高了系统从空间上区别用户的能力,很大程度的提高了系统的容量以及其它相关功能(如覆盖范围、用户定位等)。 智能天线包括射频天线阵列和基带信号处理两部分,其基本结构如下图所示。天线阵列部分负责接收空中的射频信号;基带信号处理部分对接收到的信号进行分析和处理,识别用户信号到达方向,并在此方向形成天线主波束。 假设满足天线传输窄带条件,即某一入射信号在各天线单元的响应输出只有相位差异而 没有幅度变化,这些相位差异由入射信号到达各天线所走路线的长度差决定。若入射信号为平面波(只有一个入射方向),则这些相位差由载波波长、入射角度、天线位置分布唯一确定。各个天线的射频单元对接收信号进行处理,再进入一个加权器(即乘以某一系数,通常是复数),最后通过相加器进行合并。对于给定的一组加权值,一定的入射信号强度,从不同角度入射的信号由于在天线间的相位差不同,合并后的输出信号强度也会不同;不同的权值通常对应不同的方向图,因此,智能天线可以通过改变权值来实现对有用信号的选择,这也就是常说的“空间滤波”。 智能天线技术研究的核心是波束赋型的算法。从是否需要参考信号(导频序列或导频信道)的角度来划分,这些算法可分为盲算法、半盲算法和非盲算法三类。非盲算法是指须借助参考信号的算法。由于发送时的参考信号是预先知道的,对接收到的参考信号进行处理可以确定出信道响应,再按一定准则(如著名的迫零准则)确定各加权值,或者直接根据某一准则自适应地调整权值(也即算法模型的抽

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