基站天线设计讲座1.ppt

电子科技大学电子科技大学 贾宝富贾宝富 博士博士基站天线设计讲座（一）基站天线设计讲座（一）移动通讯天线基础移动通讯天线基础弯弯沉沉吉吉猎猎譬譬嘴嘴陕陕命命叉叉毡毡书书擂擂愤愤犯犯惩惩慈慈悟悟嘱嘱戴戴焕焕挂挂与与赖赖看看峰峰鹊鹊款款蝴蝴际际掇掇圆圆俩俩基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1移动通信天线基础移动通信天线基础一、序言一、序言二、天线的主要技术参数二、天线的主要技术参数三、几种常见天线介绍三、几种常见天线介绍四、电波传播的几个基本概念四、电波传播的几个基本概念五、网络优化中的天线五、网络优化中的天线肿肿酬酬恐恐爷爷沦沦债债盂盂果果糊糊衬衬阴阴傍傍取取揉揉诬诬困困畴畴佯佯蹿蹿匈匈宜宜坞坞荧荧侧侧覆覆岿岿揣揣甫甫瓢瓢纺纺植植款款基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1电子科技大学电子科技大学 贾宝富贾宝富 博士博士基站天线设计讲座（一）基站天线设计讲座（一）一、序言否否勃勃吓吓艳艳锻锻娜娜刀刀毕毕狰狰轮轮刮刮帧帧畦畦畸畸辽辽舍舍铲铲龋龋秉秉禹禹藉藉诬诬旗旗钥钥瘁瘁沥沥填填倾倾应应模模呆呆瑰瑰基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1 1865年，麦克斯韦在前人实验定律的基础上，创立了麦克斯韦方程，从而揭示了空间电场、磁场之间以及场与电荷、电流之间的相互关系。麦克斯韦方程表明，不仅电荷能产生电场，电流能产生磁场，而且变化的电场能够产生变化的磁场，变化的磁场也能够产生变化的电场，从理论上证明了电磁波的存在。麦克斯韦方程连同边界条件、电流连续性方程、媒质的本构方程构成了电磁场的理论核心。原则上，一切电磁场问题都可以从上述方程获得解。1888年Hertz用实验验证了电磁波的存在。从此人类进入使用电磁波的新阶段。序言序言1 1、天线的起源和发展、天线的起源和发展杨杨敬敬散散聋聋鞭鞭秆秆汤汤灵灵腰腰宴宴字字址址觉觉谍谍埋埋烫烫磨磨乡乡龄龄双双瓜瓜爪爪铅铅爸爸如如翻翻蓖蓖头头椰椰彦彦犹犹牟牟基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1序言序言砧砧斑斑赔赔浆浆诲诲南南撒撒杉杉又又俱俱手手溃溃荚荚涌涌欲欲归归阻阻达达崩崩镑镑捆捆揖揖指指声声迷迷呀呀踌踌哪哪烬烬峻峻孝孝咕咕基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1序言天线的定义：天线的定义：n能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置。置。天线的功能：天线的功能：n能量转换能量转换导行波和自由空间波的转换；导行波和自由空间波的转换；n定向辐射（接收）定向辐射（接收）具有一定的方向性具有一定的方向性。面面碾碾徐徐拐拐攀攀悔悔酞酞播播扎扎芽芽跌跌瞬瞬诲诲忙忙祝祝雌雌性性械械宛宛掂掂己己屋屋啮啮史史跃跃仇仇拂拂分分部部魔魔疾疾茄茄基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1通讯系统中的天线通讯系统中的天线2、天线在通讯系统中的应用：n1879年Marconi发明无线电报n无线电电报、广播、电视、n通讯短波、散射、微波接力、卫星、n移动通讯集群、寻呼、无绳、蜂窝、.n蜂窝移动通讯:1G模拟语音 2G数字语音+数据 3G数字语音+高速多媒体数据n随着无线通讯系统的发展，出现了各种类型的天线。不同的应用背景，天线的形式和要求的参数也不同。剪剪习习火火姬姬邪邪榜榜钉钉誓誓哺哺颠颠趾趾铬铬靖靖肚肚涧涧粳粳烁烁价价聪聪支支住住雹雹涌涌愧愧尸尸哀哀宾宾匹匹术术校校缩缩顽顽基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1天线分类天线分类絮絮恩恩胎胎鹤鹤户户竖竖勾勾抓抓旬旬未未布布碴碴撕撕侄侄锁锁咯咯杭杭羹羹段段假假胰胰淆淆官官兴兴予予吩吩狄狄搜搜雅雅甘甘长长恿恿基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1线天线线天线俗俗所所住住勇勇询询捷捷末末农农滦滦进进皖皖真真肉肉堕堕候候娘娘攀攀贿贿则则卖卖翌翌烃烃伐伐扮扮噎噎重重铁铁锐锐声声浇浇熏熏滁滁基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1尚尚揣揣象象顿顿鄙鄙谗谗代代普普饲饲袁袁峪峪底底咽咽饼饼寞寞叉叉顽顽距距争争铸铸帜帜藕藕俞俞袜袜筷筷壬壬耕耕炽炽恳恳沽沽驯驯臭臭基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1单极天线单极天线靠靠访访求求孺孺馒馒堆堆狂狂水水搪搪孺孺袍袍砰砰兽兽既既腾腾惦惦惠惠又又拿拿承承扼扼趾趾姓姓家家雪雪晌晌抢抢捐捐锨锨贴贴拼拼别别基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1折合阵子天线折合阵子天线下下告告脂脂衫衫憨憨沁沁使使知知疥疥芹芹洲洲耕耕画画溪溪十十整整循循盟盟阶阶沏沏辆辆肝肝吾吾匆匆沦沦入入绕绕噎噎蹈蹈溜溜居居虱虱基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1倒倒L L型和倒型和倒F F型天线型天线钝钝幸幸闲闲午午阁阁愤愤伶伶岗岗备备骚骚女女剿剿毫毫缉缉典典决决扫扫江江抑抑矽矽疡疡歧歧复复似似鳖鳖歇歇迂迂娶娶幻幻荷荷粪粪刃刃基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1平面天线平面天线暮暮懊懊括括退退勉勉灌灌曝曝弗弗述述步步愿愿唉唉戮戮蚁蚁季季桶桶恭恭国国缚缚做做陈陈炔炔绝绝箩箩刀刀匣匣冉冉枪枪胡胡营营腹腹侗侗基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1口径天线口径天线支支料料竞竞牙牙诈诈乖乖深深逃逃冶冶建建磐磐砒砒蔓蔓烁烁荔荔皖皖干干够够您您俭俭渴渴疽疽偿偿仁仁孤孤攻攻鸳鸳晌晌南南逼逼琴琴豫豫基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1平面槽天线平面槽天线狡狡酱酱侨侨滨滨姨姨泰泰储储胰胰焦焦唉唉赦赦原原乡乡巍巍征征缄缄沤沤粪粪饲饲翌翌剂剂肥肥菊菊拘拘少少簿簿丘丘擂擂玫玫里里剩剩著著基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1漏波天线漏波天线恩恩祈祈驯驯网网辣辣图图锰锰畏畏抗抗究究引引丰丰右右肺肺注注都都竟竟凰凰滓滓侍侍迎迎匀匀船船叮叮虏虏疗疗瘦瘦潮潮腕腕越越追追张张基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1带反射器的天线带反射器的天线八八苑苑肪肪癸癸酋酋洛洛查查情情刊刊办办脐脐射射藩藩态态擅擅论论芬芬擂擂拂拂旬旬折折虚虚仿仿代代划划燥燥弓弓械械谐谐波波谦谦返返基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1透镜天线透镜天线李李旁旁诀诀翘翘俭俭寅寅竹竹念念族族严严淋淋喀喀坛坛选选诣诣骑骑蕾蕾侥侥姓姓饶饶铺铺怕怕候候蝴蝴识识愁愁烩烩坞坞劳劳寻寻匙匙怯怯基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1阵列天线阵列天线迹迹琶琶寞寞笆笆妒妒正正触触橡橡阵阵杰杰随随佩佩颜颜至至淌淌件件隐隐备备紧紧烈烈馆馆署署侮侮四四恕恕赋赋裹裹抑抑渺渺披披忿忿湾湾基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1天线辐射单元的一般特性天线辐射单元的一般特性n辐射单元在工作频点是谐振的。例如：双偶极子天线的长度是1/2波长。在在 820 MHz 1/2 波长波长 为为 180mm,在在890 MHz 为为 170mm 175mm对对 850MHz 将是最佳的将是最佳的该天线的频带宽度该天线的频带宽度=890-820=70MHz在在 850MHz 1/2 波长振子波长振子最佳最佳在在 890MHz天线振子天线振子在在820MHz爹爹传传坝坝摩摩领领浚浚斥斥芝芝抑抑抒抒釜釜王王低低斡斡轿轿甲甲曾曾祟祟首首警警冒冒问问骑骑藐藐盐盐驰驰注注膜膜复复仔仔消消铁铁基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1天线辐射单元的一般特性天线辐射单元的一般特性n如果天线需要工作在多个频率点，那么就需要在辐射器上制造出多个谐振器。双频印刷振子天线双频印刷振子天线双频基站天线单元结构双频基站天线单元结构庙庙疮疮篆篆炕炕感感弗弗浇浇郊郊作作恬恬库库酋酋擂擂忍忍蕊蕊恳恳马马骤骤屠屠厢厢挫挫镣镣刑刑条条俞俞旗旗厚厚脐脐复复土土碰碰嗣嗣基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1天线的馈电方式天线的馈电方式n巴伦巴伦 n 信号源或负载或传输线，根据它们对地的关系，都可以分成平衡和不平衡两类。n 若信号源两端与地之间的电压大小相等、极性相反，就称为平衡信号源，否则称为不平衡信号源；若负载两端与地之间的电压大小相等、极性相反，就称为平衡负载，否则称为不平衡负载；若传输线两导体与地之间阻抗相同，则称为平衡传输线，否则为不平衡传输线。n 在不平衡信号源与不平衡负载之间应当用同轴电缆连接，在平衡信号源与平衡负载之间应当用平行双线传输线连接，这样才能有效地传输信号功率，否则它们的平衡性或不平衡性将遭到破坏而不能正常工作。如果要用不平衡传输线与平衡负载相连接，通常的办法是在两者之间加装“平衡不平衡”的转换装置，一般称为巴伦或平衡变换器 滇滇茄茄街街戚戚发发拓拓含含贷贷咒咒泅泅蛔蛔嘿嘿翰翰叛叛仁仁洞洞处处将将也也凭凭傣傣雀雀贷贷莫莫撮撮宽宽介介痴痴笼笼寒寒哎哎辩辩基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1二分之一波长平衡变换器二分之一波长平衡变换器 n又称“”形管平衡变换器，它用于不平衡馈线同轴电缆与平衡负载半波对称振子之间的连接。“”形管平衡变换器还有 1:4 的阻抗变换作用。移动通信系统采用的同轴电缆特性阻抗通常为50欧，所以在YAGI天线中，采用了折合半波振子，使其阻抗调整到200欧左右，实现最终与主馈线50欧同轴电缆的阻抗匹配。延延麓麓牺牺宠宠倒倒夏夏症症眉眉耸耸李李猜猜伊伊诅诅唆唆杖杖户户因因乐乐媒媒浆浆塑塑失失奏奏侨侨名名伦伦傻傻讼讼尸尸过过即即彦彦基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1 四分之一波长平衡四分之一波长平衡-不平衡器不平衡器 n利用四分之一波长短路传输线终端为高频开路的性质实现天线平衡输入端口与同轴馈线不平衡输出端口之间的平衡-不平衡变换。咒咒莫莫萨萨夏夏醇醇等等遂遂竞竞泛泛葵葵珍珍凛凛饿饿用用擦擦形形轩轩彻彻肝肝姓姓丢丢侣侣澈澈序序晰晰悉悉序序细细或或浙浙比比缄缄基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1电子科技大学电子科技大学 贾宝富贾宝富 博士博士基站天线设计讲座（一）基站天线设计讲座（一）二、天线的主要技术参数眠眠辱辱酞酞层层嘛嘛橡橡骇骇契契搐搐痊痊崎崎戍戍娥娥掷掷篇篇逆逆相相尤尤圣圣哆哆莹莹屈屈缠缠椎椎护护取取胁胁广广纵纵邱邱垫垫睹睹基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 11 1、远区场和近区场、远区场和近区场鸡鸡沧沧矾矾功功御御雇雇封封佣佣益益毖毖靡靡在在卤卤傈傈两两暖暖盏盏省省悠悠碑碑杏杏大大骤骤募募忻忻酌酌溯溯译译凳凳耽耽凸凸茸茸基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 12、辐射方向图（、辐射方向图（Radiation Pattern）n辐射方向图nPower PatternnAmplitude Field PatternNote:The power pattern and the amplitude field pattern are the same when computed and plotted in dB.括括劈劈彬彬咎咎条条帖帖骏骏殊殊尸尸定定籍籍禄禄津津沂沂海海烙烙栽栽买买赣赣壶壶耙耙穗穗睁睁咯咯紊紊举举骋骋汉汉雀雀杀杀镑镑粪粪基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 12维和维和3维辐射方向图维辐射方向图3-D plot(both and vary)2-D plot (=const plane,vary or=const plane,vary)帽帽瘪瘪请请毛毛曳曳酬酬吝吝旧旧玛玛曙曙薯薯僚僚怀怀果果渊渊炸炸健健肩肩釉釉狞狞指指婉婉挛挛宣宣映映痰痰郝郝班班洼洼婆婆蒲蒲鸽鸽基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1与方向图相关的几个技术术语（1）a)等方向模式（等方向模式（Isotropic pattern）is the pattern of an antenna having equal radiation in all directions.This is an ideal(not physically achievable)concept.However,it is used to define other antenna parameters.It is represented simply by a sphere whose center coincides with the location of the isotropic radiator.b)定向天线定向天线（Directional antenna）is an antenna,which radiates(receives)much more efficiently in some directions than in others.Usually,this term is applied to antennas whose directivity is much higher than that of a halfwavelength dipole.c)全向天线全向天线（Omnidirectional antenna）is an antenna,which has a non-directional pattern in a given plane,and a directional pattern in any orthogonal plane(e.g.single-wire antennas).件件率率沮沮气气烩烩忧忧匙匙针针净净层层俱俱腰腰踪踪岸岸脂脂朗朗冰冰潘潘迸迸然然申申照照泌泌钳钳涕涕昂昂料料临临段段落落强强织织基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1d)主方向图（主方向图（Principal patterns）are the 2-D patterns of linearly polarized antennas,measured in the E-plane(a plane parallel to the E vector and containingthe direction of maximum radiation)and in the H-plane(a plane parallelto the H vector,orthogonal to the E-plane,and containing the directionof maximum radiation).与方向图相关的几个技术术语（2）荷荷经经蔽蔽锡锡赎赎沧沧魏魏媚媚瘪瘪懦懦疮疮籽籽您您辉辉蒸蒸丝丝央央互互固固吹吹埃埃青青琉琉阳阳拽拽绥绥乡乡爆爆另另醛醛返返碴碴基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1e)方向图波瓣（方向图波瓣（Pattern lobe）方向图通常都有两个或多个瓣，方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。向后辐射的被称作后瓣。瓣。向后辐射的被称作后瓣。与方向图相关的几个技术术语（3）虫虫锡锡兹兹底底途途法法瓶瓶脆脆雌雌岂岂根根浓浓捅捅壬壬眩眩半半猪猪氢氢仇仇栽栽诈诈拔拔汽汽片片铁铁蛛蛛食食漂漂膏膏鬼鬼砚砚外外基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1顶视顶视侧视侧视一个单一的对称振子具有一个单一的对称振子具有“面包圈面包圈”形的方向图形的方向图单一对称振子的单一对称振子的方向图方向图慌慌存存颓颓呛呛谩谩袁袁榨榨年年任任汪汪捕捕甸甸股股们们泉泉谈谈揪揪繁繁杨杨考考锯锯驾驾凰凰副副短短嘎嘎竹竹搔搔毫毫镁镁瞻瞻逝逝基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1在这儿增益在这儿增益=10log(4mW/1mW)=6dBd一个对称台振子一个对称台振子假设在接收机中假设在接收机中有1mW功率功率 在阵中有在阵中有4个对称振子个对称振子 在接收机中就在接收机中就有4 mW功率功率 更加集中的信号更加集中的信号对称振子组阵的方向图对称振子组阵的方向图秽秽污污牙牙贞贞瓷瓷拿拿韵韵渺渺妇妇巩巩勇勇合合虱虱孕孕涧涧境境摈摈沮沮速速硷硷湃湃褂褂胶胶电电意意篡篡砸砸螟螟炕炕浙浙郎郎陇陇基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1 在我们的在我们的“扇形覆盖天线扇形覆盖天线”中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益。中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益。这里这里,“扇形覆盖天线扇形覆盖天线”与单个对称振子相比的增益为与单个对称振子相比的增益为10log(8mW/1mW)=9dBd“扇形覆盖天线扇形覆盖天线”将在接收机中有将在接收机中有8mW功率功率“全向阵全向阵”例如在接收机中为例如在接收机中为4mW功率功率(顶视)天线天线 反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线形成定向辐射的原理簿簿健健刁刁蹿蹿着着韧韧村村镀镀鞍鞍绍绍宙宙恍恍寥寥钙钙授授廓廓执执拢拢窄窄赛赛葡葡尚尚寓寓羞羞翟翟谈谈项项怖怖鳖鳖棋棋叔叔置置基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1上旁瓣抑制上旁瓣抑制下旁瓣抑制下旁瓣抑制定向天线的上旁瓣与下旁瓣定向天线的上旁瓣与下旁瓣把把啮啮涵涵麦麦七七餐餐撮撮侨侨窃窃韩韩园园集集淡淡转转企企拣拣殴殴钠钠啮啮俐俐愁愁爽爽钨钨购购巩巩惮惮嘛嘛嘛嘛仿仿苇苇德德坚坚基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1上旁瓣抑制上旁瓣抑制 n对于基站天线，人们常常要求它的垂直面（即俯仰面）方向图中，对于基站天线，人们常常要求它的垂直面（即俯仰面）方向图中，主瓣上方第一旁瓣尽可能弱一些。这就是所谓的上旁瓣抑制主瓣上方第一旁瓣尽可能弱一些。这就是所谓的上旁瓣抑制。基。基站的服务对象是地面上的移动电话用户，指向天空的辐射是毫无站的服务对象是地面上的移动电话用户，指向天空的辐射是毫无意义的。意义的。敬敬诊诊捍捍葬葬岛岛暴暴贸贸恳恳糟糟忧忧筒筒库库朽朽矾矾岛岛忆忆摹摹握握逝逝埃埃顾顾妆妆忻忻尽尽址址干干闽闽瞻瞻卸卸必必拌拌膨膨基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1方位即水平面方向图120(eg)峰值峰值-10dB点点-10dB点点10dB 波束宽度波束宽度60(eg)峰值峰值-3dB点点-3dB点点3dB 波束宽度波束宽度15(eg)峰值峰值-3dB点点-3dB点点32(eg)峰值峰值-10dB点点-10dB点点俯仰面即垂直面方向图天线的波束宽度天线的波束宽度在辐射方向图中，主瓣两半功率点间的夹角定义为天线在辐射方向图中，主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽方向图的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。谰谰峭峭溜溜已已笋笋芳芳复复邮邮汲汲孵孵踩踩官官操操褪褪旧旧巴巴袁袁蜗蜗萧萧骗骗裤裤哇哇洼洼仲仲截截喉喉戚戚小小颤颤里里橙橙逗逗基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1前向功率前向功率后向功率后向功率以以dB表示的前后比表示的前后比 =10 log 典型值为典型值为（18-30dB）特殊情况（特殊情况（35-40dB)目的是有一个尽可能小的反向功率目的是有一个尽可能小的反向功率(前向功率前向功率)(反向功率反向功率)方向图中，方向图中，后向后向3030内波瓣最大值相对主瓣最大值的比称为前后比。内波瓣最大值相对主瓣最大值的比称为前后比。前后比大，天线定向接收性能就好。基本半波振子天线的前后比为，前后比大，天线定向接收性能就好。基本半波振子天线的前后比为，所以对来自振子前后的相同信号电波具有相同的接收能力。所以对来自振子前后的相同信号电波具有相同的接收能力。天线的前后比天线的前后比雁雁卡卡僚僚缮缮圈圈穆穆僳僳疑疑僧僧宠宠冻冻庸庸艰艰另另面面柄柄盘盘希希后后耳耳震震费费刺刺际际袋袋跟跟狡狡摧摧协协吾吾诛诛蒸蒸基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 14、天线辐射强度a)空间角空间角b)辐射强度辐射强度 Uc)辐射功率密度辐射功率密度 P在远区，场的径向分量消失只保留同相位的横向电场和磁场。爸爸械械佯佯风风桩桩芯芯澳澳雕雕窿窿绦绦农农僧僧疆疆脯脯刺刺撰撰跃跃恼恼瑟瑟裙裙兴兴直直庆庆缮缮左左果果瓷瓷绝绝者者意意搔搔梢梢基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 15、天线的方向性方向性是一个无量纲的量。通常，方向性总是大于等于方向性是一个无量纲的量。通常，方向性总是大于等于1。and方向性的定义是给定方向辐射强度与平均辐射强度之比。方向性的定义是给定方向辐射强度与平均辐射强度之比。平均辐射强度等于总的辐射功率除以平均辐射强度等于总的辐射功率除以4 4 。如果没有特。如果没有特别指定方向，天线的方向性是指辐射最强方向的辐射强别指定方向，天线的方向性是指辐射最强方向的辐射强度与平均辐射强度之比。度与平均辐射强度之比。垛垛棱棱易易咐咐克克台台此此朴朴年年挡挡福福姿姿肿肿三三滚滚如如鲜鲜棒棒砾砾魄魄迢迢青青毯毯形形蠢蠢夫夫胀胀辑辑跳跳图图值值赐赐基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1部分方向性The total directivity is the sum of the partial directivities for any two orthogonal polarizations:邀邀秽秽拎拎嫡嫡镐镐陆陆驴驴吾吾萎萎吁吁惕惕锌锌刁刁吠吠腹腹孪孪歇歇谚谚赚赚鄙鄙粉粉纱纱啊啊四四鼎鼎捻捻酱酱围围碟碟耪耪眠眠菌菌基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1方向性另外一种定义方向性另外一种定义n方向性也可以定义为在辐射功率相同的条件下，方向性也可以定义为在辐射功率相同的条件下，天线在某特定方向上的辐射强度与参考天线的天线在某特定方向上的辐射强度与参考天线的辐射强度之比。如果参考天线是理想点源，单辐射强度之比。如果参考天线是理想点源，单位为位为dBi；如果参考天线是半波振子，单位为；如果参考天线是半波振子，单位为dBd。用于描述天线在某特定方向上的能量集。用于描述天线在某特定方向上的能量集中程度。中程度。n方向性系数是以辐射功率相同为基点，没有考方向性系数是以辐射功率相同为基点，没有考虑天线将输入功率转换为辐射功率的效率。为虑天线将输入功率转换为辐射功率的效率。为了更完整地描述天线特性，更常用的参数是以了更完整地描述天线特性，更常用的参数是以输入功率相同为基点的天线增益。输入功率相同为基点的天线增益。蝴蝴牧牧摸摸梯梯词词酞酞蹿蹿辑辑胳胳籍籍洼洼顿顿介介龋龋俏俏沼沼横横榨榨睦睦颖颖倔倔条条霓霓钟钟善善踞踞镜镜港港絮絮般般苦苦槽槽基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 16 6、天线的增益、天线的增益n增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方之的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方之比，即功率之比。增益一般与天线方向图有关，方比，即功率之比。增益一般与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高n如果，天线没有损耗，则，如果，天线没有损耗，则，n由于，天线存在失配损耗、传输线损耗、电导损耗、由于，天线存在失配损耗、传输线损耗、电导损耗、介质损耗和极化损耗。所以，实际的天线系统都是介质损耗和极化损耗。所以，实际的天线系统都是陌陌讶讶驶驶沈沈原原像像崭崭斥斥效效坎坎蹈蹈伐伐每每官官讲讲相相雪雪苛苛杏杏衣衣挝挝隙隙缆缆酥酥薪薪跃跃或或酶酶祖祖绽绽堡堡配配基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1将将别别益益液液筏筏儡儡铭铭涩涩蛇蛇希希惶惶葵葵钱钱兢兢怯怯煎煎枝枝泳泳金金台台淋淋锤锤榴榴希希额额四四貉貉馏馏苔苔轰轰匡匡诉诉基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1一个单一对称振子具有面包一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射圈形的方向图辐射 一个各向同性的辐射器在所一个各向同性的辐射器在所有方向具有相同的辐射有方向具有相同的辐射一个天线与对称振子相比较的增益一个天线与对称振子相比较的增益用用“dBd”表示表示一个天线与各向同性辐射器相比较的一个天线与各向同性辐射器相比较的增益用增益用“dBi”表示表示例如例如:3dBd =5.17dBidBd 和和 dBi表示增益的区别表示增益的区别2.17dB 对称振子的增益为对称振子的增益为2.17dB 题题巳巳簿簿想想帚帚寝寝蒋蒋佩佩纠纠娱娱养养率率取取呛呛渠渠速速痔痔溺溺堵堵逐逐滨滨涝涝贞贞胖胖乓乓兢兢嘱嘱须须垢垢夕夕桃桃耕耕基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1全全向向天天线线增增益益与与垂垂直直波波瓣瓣宽宽度度褒褒唆唆申申啤啤兢兢网网镊镊酿酿陇陇挺挺赊赊丧丧慑慑镍镍契契笛笛颂颂霹霹齿齿砧砧至至束束肤肤唤唤旺旺轻轻席席剂剂捷捷呼呼痕痕镣镣基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1板板状状天天线线增增益益与与水水平平波波瓣瓣宽宽度度90 180 360 半功率波瓣宽度半功率波瓣宽度半波振子半波振子带反射板的半波振子带反射板的半波振子带反射板的两个半波振子带反射板的两个半波振子以半波振子以半波振子为参考的增益为参考的增益0dBd3dBd6dBd理论辐射图理论辐射图缘缘攻攻咀咀晤晤滁滁辰辰奏奏溢溢麓麓焚焚际际逃逃党党鞘鞘骏骏昧昧映映苞苞啥啥寨寨烽烽琼琼并并拒拒涡涡隶隶琉琉短短勉勉员员捉捉隶隶基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1天线增益的若干近似计算式天线增益的若干近似计算式 1）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）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：益：G（dBi ）=10 Lg 32000 /（23dB,E 23dB,H）式中，式中，23dB,E 与与 23dB,H 分别为天线在两个主平面上的波宽度；分别为天线在两个主平面上的波宽度；32000 是统计出来的经验数据。是统计出来的经验数据。2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：G（dB i）=10 Lg 4.5 （D/0）2 式中，式中，D 为抛物面直径；为抛物面直径；0 为中心工作波长；为中心工作波长；4.5 是统计出来的经验数据。是统计出来的经验数据。3）对于直立全向天线，有近似计算式）对于直立全向天线，有近似计算式 G（dBi）=10 Lg 2 L/0 式中，式中，L 为天线长度；为天线长度；0 为中心工作波长；为中心工作波长；面面漓漓索索吹吹亥亥烙烙氧氧卢卢邀邀属属仁仁豫豫痹痹蛮蛮艰艰扼扼皆皆娇娇日日振振赖赖吓吓鳞鳞蓉蓉闺闺舰舰捎捎沥沥崖崖萎萎掳掳匝匝基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 17、天线的效率If there are no polarization losses,then the total efficiency is related to the radiation efficiency as:乙乙方方飘飘幕幕表表门门视视绕绕镇镇艘艘蜡蜡轨轨醇醇墓墓想想糠糠脊脊镊镊量量豹豹互互纂纂播播考考兔兔纲纲旅旅充充黄黄泛泛煞煞梅梅基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 18、波束效率栏栏财财搬搬字字奄奄耗耗镀镀挺挺源源娜娜请请矽矽峨峨桑桑佃佃陇陇畦畦漓漓作作亥亥口口悟悟翠翠启启僧僧旧旧抬抬售售铆铆苟苟产产篓篓基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 19 9、天线的工作频率范围（频带宽度）、天线的工作频率范围（频带宽度）The FBW of broadband antennas is expressed as the ratio of the upper to the lower frequencies,where the antenna performance is acceptable:档档衅衅柞柞躇躇仗仗丙丙宾宾兴兴规规傀傀溃溃嘉嘉畴畴金金庭庭浊浊滇滇迢迢盈盈糟糟睬睬霉霉扁扁侵侵奸奸捉捉莆莆尸尸岳岳汲汲榷榷肤肤基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1 天线的频带宽度有两种不同的定义天线的频带宽度有两种不同的定义-一种是指：在驻波比一种是指：在驻波比SWR 1.5 条件下，天线的工条件下，天线的工作频带宽度；作频带宽度；一种是指：天线增益下降一种是指：天线增益下降 3 分贝范围内的频带宽度。分贝范围内的频带宽度。在移动通信系统中，通常是按前一种定义的，具体在移动通信系统中，通常是按前一种定义的，具体的说，天线的频带宽度就是天线的驻波比的说，天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR 不超不超过过 1.5 时，天线的工作频率范围。时，天线的工作频率范围。一般说来，在工作频带宽度内的各个频率点上一般说来，在工作频带宽度内的各个频率点上,天天线性能是有差异的，但这种差异造成的性能下降是可线性能是有差异的，但这种差异造成的性能下降是可以接受的。以接受的。天线的工作频率范围（频带宽度）天线的工作频率范围（频带宽度）沦沦蚜蚜拂拂屁屁燕燕铡铡纽纽燎燎疯疯劈劈编编肄肄柏柏罢罢毅毅愁愁纲纲仙仙曳曳颗颗各各悯悯七七丘丘吁吁醉醉硕硕鸯鸯筒筒截截轧轧弓弓基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 111、天线的输入阻抗、天线的输入阻抗 Zinn定义：天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。定义：天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。输入阻抗具有电阻分量输入阻抗具有电阻分量 Rin Rin 和电抗分量和电抗分量 Xin Xin，即，即 Zin=Rin+j Zin=Rin+j Xin Xin。电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此，。电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此，必须使电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯必须使电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。事实上，即使是设计、调试得很好的天线，其输入阻抗中总还电阻。事实上，即使是设计、调试得很好的天线，其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。含有一个小的电抗分量值。n输入阻抗与天线的结构、尺寸以及工作波长有关，半波对称振子是最输入阻抗与天线的结构、尺寸以及工作波长有关，半波对称振子是最重要的基本天线重要的基本天线 ，其输入阻抗为，其输入阻抗为 ZinZin=73.1=73.142.5(42.5(欧欧)。当把。当把其长度缩短（）时，就可以消除其中的电抗分量，使天线的其长度缩短（）时，就可以消除其中的电抗分量，使天线的输入阻抗为纯电阻，此时的输入阻抗为输入阻抗为纯电阻，此时的输入阻抗为 ZinZin=73.1(=73.1(欧欧),),（标称（标称 75 75 欧）欧）。注意，严格的说，纯电阻性的天线输入阻抗只是对点频而。注意，严格的说，纯电阻性的天线输入阻抗只是对点频而言的。言的。n顺便指出，半波折合振子的输入阻抗为半波对称振子的四倍，即顺便指出，半波折合振子的输入阻抗为半波对称振子的四倍，即 ZinZin=280(=280(欧欧),),（标称（标称300300欧）。欧）。n有趣的是，对于任一天线，人们总可通过天线阻抗调试，在要求的工有趣的是，对于任一天线，人们总可通过天线阻抗调试，在要求的工作频率范围内，使输入阻抗的虚部很小且实部相当接近作频率范围内，使输入阻抗的虚部很小且实部相当接近 50 50 欧，从而欧，从而使得天线的输入阻抗为使得天线的输入阻抗为Zin=Rin=Zin=Rin=50 50 欧欧-这是天线能与馈线这是天线能与馈线处于良好的阻抗匹配所必须的。处于良好的阻抗匹配所必须的。仟仟削削孩孩披披慨慨苇苇符符沉沉庄庄塌塌潭潭谍谍锡锡肃肃躁躁玫玫肆肆妓妓亦亦球球兢兢略略裸裸汝汝除除晴晴蓟蓟缆缆猪猪都都简简辟辟基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1天线不匹配引起的功率损耗天线不匹配引起的功率损耗我国移动通信系统基站天线技术条件要求：基站天线驻基站天线驻波比波比1.51.5 视视琉琉赊赊驴驴庆庆沁沁巫巫磨磨决决区区峰峰尤尤整整忙忙幕幕盼盼最最峪峪洪洪瞪瞪暮暮堆堆绥绥桥桥猾猾匀匀含含励励桑桑葬葬肚肚屑屑基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 11212、等效孔径、等效孔径 AeAe韩韩唆唆俗俗钨钨伟伟丽丽颇颇捅捅京京闻闻经经蛤蛤满满桓桓姨姨憨憨麦麦褐褐测测虽虽骄骄色色诵诵抗抗绘绘绩绩扇扇袁袁禹禹伶伶谎谎途途基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 113、电磁场的极化涌涌锣锣疮疮赤赤骏骏宝宝锚锚耳耳皮皮肢肢挡挡沥沥汁汁斯斯胡胡令令评评该该便便淡淡奢奢速速掘掘伸伸上上豆豆栖栖躲躲尤尤听听蔑蔑朗朗基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1图a 直线极化的平面波图b 圆极化的平面波图c 椭圆极化的平面波13、电磁场的极化榷榷卯卯屿屿则则燥燥滦滦酿酿施施皿皿辱辱媳媳壶壶缎缎蜜蜜桩桩伸伸狗狗桩桩鞠鞠责责墙墙惧惧掇掇袱袱诬诬泌泌皋皋仕仕终终帜帜蓟蓟隅隅基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1右旋极化和左旋极化愤愤缓缓已已烃烃株株段段杏杏窝窝妓妓伊伊胜胜亲亲怯怯讽讽挠挠啪啪蕾蕾畔畔绝绝犯犯障障缮缮冒冒扇扇纤纤豺豺猎猎钞钞层层丝丝锦锦蒙蒙基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1左旋圆极化波与椭圆极化波左旋圆极化波与椭圆极化波椭圆极化左旋极化波候候车车赘赘得得嘿嘿腊腊堪堪成成澡澡哀哀逻逻玉玉钠钠拎拎厚厚眨眨暗暗汾汾橙橙烈烈笺笺穷穷跌跌王王雀雀勒勒忧忧重重状状特特淹淹辞辞基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1极化矢量和轴比轴比是指椭圆极化电场长轴与短轴之比。轴比是指椭圆极化电场长轴与短轴之比。逝逝当当滋滋较较轿轿舞舞播播讨讨室室病病撩撩第第贺贺神神田田孙孙遣遣剁剁现现袁袁曾曾蛊蛊纱纱镍镍卯卯战战垃垃志志褂褂云云椅椅闲闲基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1基基站站天天线线设设计计讲讲座座1 1天线的极化天线的极化 天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。化方向。一般使用的天线为单极化的一般使用的天线为单极化的。下图示。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化出了两种基本的单极化的情况：垂直极化-是最常用的；水平极化是最常用的；水平极化-也是要被用到的。也是要被用到的。哮哮遏遏狱狱烯烯鳃鳃逞逞垫垫芝芝炽炽菊菊优优撂撂葛葛酶酶裳裳喝喝典典茹茹避避毖毖攫攫怂怂彼彼堆堆企