基站天线设计讲座1.pptx

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 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、天线的起源和发展序言序言序言天天线的定的定义：n能能够有效地向空有效地向空间某特定方向某特定方向辐射射电磁波或能磁波或能够有效的接收空有效的接收空间某特定方向来的某特定方向来的电磁波的装磁波的装置。置。天天线的功能：的功能：n能量能量转换导行波和自由空行波和自由空间波的波的转换；n定向定向辐射（接收）射（接收）具有一定的方向性具有一定的方向性。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。天线分类天线分类线天线线天线单极天线单极天线折合阵子天线折合阵子天线倒倒L L型和倒型和倒F F型天线型天线平面天线平面天线口径天线口径天线平面槽天线平面槽天线漏波天线漏波天线带反射器的天线带反射器的天线透镜天线透镜天线阵列天线阵列天线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天线的馈电方式天线的馈电方式n巴巴伦 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 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。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。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1 1、远区场和近区场、远区场和近区场2、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.2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)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).d)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）e)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）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 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上旁瓣抑制上旁瓣抑制 n对于基站天于基站天线，人，人们常常要求它的垂直面（即俯仰面）方向常常要求它的垂直面（即俯仰面）方向图中，中，主瓣上方第一旁瓣尽可能弱一些。主瓣上方第一旁瓣尽可能弱一些。这就是所就是所谓的上旁瓣抑制的上旁瓣抑制。基。基站的服站的服务对象是地面上的移象是地面上的移动电话用用户，指向天空的，指向天空的辐射是毫无射是毫无意意义的。的。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。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4、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。5、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 。如果没有特别指定方向，天线的方向性是指辐射最强。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度与平均辐射强度之比。方向的辐射强度与平均辐射强度之比。部分方向性The total directivity is the sum of the partial directivities for any two orthogonal polarizations:方向性另外一种定义方向性另外一种定义n方向性也可以定方向性也可以定义为在在辐射功率相同的条件下，射功率相同的条件下，天天线在某特定方向上的在某特定方向上的辐射射强度与参考天度与参考天线的的辐射射强度之比。如果参考天度之比。如果参考天线是理想点源，是理想点源，单位位为dBi；如果参考天；如果参考天线是半波振子，是半波振子，单位位为dBd。用于描述天。用于描述天线在某特定方向上的能量集在某特定方向上的能量集中程度。中程度。n方向性系数是以方向性系数是以辐射功率相同射功率相同为基点，没有考基点，没有考虑天天线将将输入功率入功率转换为辐射功率的效率。射功率的效率。为了更完整地描述天了更完整地描述天线特性，更常用的参数是以特性，更常用的参数是以输入功率相同入功率相同为基点的天基点的天线增益。增益。6 6、天线的增益、天线的增益n增益是指在增益是指在输入功率相等的条件下，入功率相等的条件下，实际天天线与理想与理想的的辐射射单元在空元在空间同一点同一点处所所产生的生的场强的平方之的平方之比，即功率之比。增益一般与天比，即功率之比。增益一般与天线方向方向图有关，方有关，方向向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高n如果，天如果，天线没有没有损耗，耗，则，n由于，天由于，天线存在失配存在失配损耗、耗、传输线损耗、耗、电导损耗、耗、介介质损耗和极化耗和极化损耗。所以，耗。所以，实际的天的天线系系统都是都是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 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）天线主瓣主瓣宽度越窄，增益越高。度越窄，增益越高。对于一般天于一般天线，可用下式估算其增，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 分分别为天天线在两个主平面上的波在两个主平面上的波宽度；度；32000 是是统计出来的出来的经验数据。数据。2）对于抛物面天于抛物面天线，可用下式近似，可用下式近似计算其增益：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；抛物面直径；0 为中心工作波中心工作波长；4.5 是是统计出来的出来的经验数据。数据。3）对于直立全向天于直立全向天线，有近似，有近似计算式算式 G（dBi）=10 Lg 2 L/0 式中，式中，L 为天天线长度；度；0 为中心工作波中心工作波长；7、天线的效率If there are no polarization losses,then the total efficiency is related to the radiation efficiency as:8、波束效率9 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:天天线的的频带宽度有两种不同的定度有两种不同的定义-一种是指：在一种是指：在驻波比波比SWR 1.5 条件下，天条件下，天线的工的工作作频带宽度；度；一种是指：天一种是指：天线增益下降增益下降 3 分分贝范范围内的内的频带宽度。度。在移在移动通信系通信系统中，通常是按前一种定中，通常是按前一种定义的，具体的，具体的的说，天，天线的的频带宽度就是天度就是天线的的驻波比波比SWR 不超不超过 1.5 时，天，天线的工作的工作频率范率范围。一般一般说来，在工作来，在工作频带宽度内的各个度内的各个频率点上率点上,天天线性能是有差异的，但性能是有差异的，但这种差异造成的性能下降是可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）11、天线的输入阻抗、天线的输入阻抗 Zinn定定义：天：天线输入端信号入端信号电压与信号与信号电流之比，称流之比，称为天天线的的输入阻抗。入阻抗。输入阻抗具有入阻抗具有电阻分量阻分量 Rin Rin 和和电抗分量抗分量 Xin Xin，即，即 Zin=Rin+j Zin=Rin+j Xin Xin。电抗分量的存在会减少天抗分量的存在会减少天线从从馈线对信号功率的提取，因此，信号功率的提取，因此，必必须使使电抗分量尽可能抗分量尽可能为零，也就是零，也就是应尽可能使天尽可能使天线的的输入阻抗入阻抗为纯电阻。事阻。事实上，即使是上，即使是设计、调试得很好的天得很好的天线，其，其输入阻抗中入阻抗中总还含有一个小的含有一个小的电抗分量抗分量值。n输入阻抗与天入阻抗与天线的的结构、尺寸以及工作波构、尺寸以及工作波长有关，半波有关，半波对称振子是最称振子是最重要的基本天重要的基本天线 ，其，其输入阻抗入阻抗为 ZinZin=73.1=73.142.5(42.5(欧欧)。当把。当把其其长度度缩短（）短（）时，就可以消除其中的，就可以消除其中的电抗分量，使天抗分量，使天线的的输入阻抗入阻抗为纯电阻，此阻，此时的的输入阻抗入阻抗为 ZinZin=73.1(=73.1(欧欧),),（标称称 75 75 欧）欧）。注意，。注意，严格的格的说，纯电阻性的天阻性的天线输入阻抗只是入阻抗只是对点点频而而言的。言的。n顺便指出，半波折合振子的便指出，半波折合振子的输入阻抗入阻抗为半波半波对称振子的四倍，即称振子的四倍，即 ZinZin=280(=280(欧欧),),（标称称300300欧）。欧）。n有趣的是，有趣的是，对于任一天于任一天线，人，人们总可通可通过天天线阻抗阻抗调试，在要求的工，在要求的工作作频率范率范围内，使内，使输入阻抗的虚部很小且入阻抗的虚部很小且实部相当接近部相当接近 50 50 欧，从而欧，从而使得天使得天线的的输入阻抗入阻抗为Zin=Rin=Zin=Rin=50 50 欧欧-这是天是天线能与能与馈线处于良好的阻抗匹配所必于良好的阻抗匹配所必须的。的。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：基站天线驻波比基站天线驻波比1.51.5 1212、等效孔径、等效孔径 AeAe13、电磁场的极化图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、电磁场的极化右旋极化和左旋极化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。天线的极化天线的极化 天天线向周向周围空空间辐射射电磁波。磁波。电磁波由磁波由电场和和磁磁场构成。人构成。人们规定：定：电场的方向就是天的方向就是天线极极化方向。化方向。一般使用的天一般使用的天线为单极化的极化的。下。下图示示出了两种基本的出了两种基本的单极化的情况：垂直极化极化的情况：垂直极化-是是最常用的；水平极化最常用的；水平极化-也是要被用到的。也是要被用到的。双极化天线双极化天线 下图除了水平极化和垂直计划外，给出了另两种单极化的情况：+45 极化 与-45 极化，它们仅仅在特殊场合下使用。这样，共有四种单极化了。把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起，或者，把+45 极化和-45 极化两种极化的天线组合在一起，就构成了一种新的天线-双极化天线。组装后的双极化天线组装后的双极化天线 两个两个单极化天极化天线安装在一起安装在一起组成一付双极化天成一付双极化天线，注意，双极化天，注意，双极化天线有两个接有两个接头。双极化天双极化天线辐射（或接收）两个射（或接收）两个极化在空极化在空间相互正交（垂直）的相互正交（垂直）的波。波。极化损失极化损失n垂直极化波要用具有垂直极化特性的天垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收，水平极化波要来接收，水平极化波要用具有水平极化特性的天用具有水平极化特性的天线来接收。右旋来接收。右旋圆极化波要用具有右旋极化波要用具有右旋圆极化特性的天极化特性的天线来接收，而左旋来接收，而左旋圆极化波要用具有左旋极化波要用具有左旋圆极化极化特性的天特性的天线来接收。来接收。n当来波的极化方向与接收天当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致的极化方向不一致时，接收到的信，接收到的信号都会号都会变小，也就是小，也就是说，发生极化生极化损失。例如：当用失。例如：当用+45 极化天极化天线接收垂直极化或水平极化波接收垂直极化或水平极化波时，或者，当用垂直极化天，或者，当用垂直极化天线接收接收+45 极化或极化或-45极化波极化波时，等等情况下，都要，等等情况下，都要产生极化生极化损失。用失。用圆极化天极化天线接收任一接收任一线极化波，或者，用极化波，或者，用线极化天极化天线接收任一接收任一圆极化波，等等情况下，也必然极化波，等等情况下，也必然发生极化生极化损失失-只能接收到来波只能接收到来波的一半能量。的一半能量。n当接收天当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交的极化方向与来波的极化方向完全正交时，例如用水，例如用水平极化的接收天平极化的接收天线接收垂直极化的来波，或用右旋接收垂直极化的来波，或用右旋圆极化的接收极化的接收天天线接收左旋接收左旋圆极化的来波极化的来波时，天，天线就完全接收不到来波的能量，就完全接收不到来波的能量，这种情况下极化种情况下极化损失失为最大，称最大，称极化完全隔离极化完全隔离。n我国移我国移动通信系通信系统基站天基站天线技技术条件要求：条件要求：定向定向45o双极化天双极化天线隔离度隔离度28dB 极化隔离极化隔离 n理想的极化完全隔离是没有的。馈送到一种极化的天线中去的信号多少总会有那么一点点在另外一种极化的天线中出现。例如下图所示的双极化天线中，设输入垂直极化天线的功率为10W，结果在水平极化天线的输出端测得的输出功率为 10mW。交交调调分分量量：就就是是两两个个或或多多个个载载波波频频率率混混频频后后产产生生的的新新的的频频率分量，起因系统内的各种非线性。率分量，起因系统内的各种非线性。交交调调现现象象：就就是是由由频频带带外外的的两两个个或或多多个个载载波波频频率率混混频频后后落落在频带内的新的频率分量，造成系统性能下降的现象。在频带内的新的频率分量，造成系统性能下降的现象。在在所所有有交交调调产产物物中中，三三阶阶交交调调电电平平最最大大，因因此此，工工程程上上最最关关心心三三阶阶交交调调。在在收收发发共共用用天天线线系系统统中中，三三阶阶交交调调是是一一个个非非常重要的指标。常重要的指标。14、三阶交调概念我国移动通信系统基站天线技术条件要求：三阶交调信号三阶交调信号 -107dBm-107dBm。1515、机械结构要求、机械结构要求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）三、几种典型天线介绍三、几种典型天线介绍n1、板状天、板状天线 无无论是是GSM 还是是CDMA，板状天板状天线是用得是用得最最为普遍的一普遍的一类极极为重要的基站天重要的基站天线。这种天种天线的的优点是：增益高、扇形区方向点是：增益高、扇形区方向图好、后瓣好、后瓣小、垂直面方向小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能俯角控制方便、密封性能 可靠以及使用寿命可靠以及使用寿命长。板状天板状天线也常常被用作也常常被用作为直放站的用直放站的用户天天线，根据作用扇形区的范，根据作用扇形区的范围大小，大小，应选择相相应的天的天线类型。型。几种典型天线介绍几种典型天线介绍基站板状天线基本技术指标基站板状天线基本技术指标频率范围频率范围824-960 MHz频带宽度频带宽度70MHz增益增益14 17 dBi极化极化垂直垂直标称阻抗标称阻抗50 Ohm电压驻波比电压驻波比 1.4前后比前后比25dB下倾角（可调）下倾角（可调）3 8半功率波束宽度半功率波束宽度水平面水平面 60 120 垂直面垂直面 16 8 垂直面上旁瓣抑制垂直面上旁瓣抑制 -12 dB互调互调 110 dBm板状天线高增益的形成板状天线高增益的形成单个半波振子垂直面方向图 增益为 G=2.15 dB两个半波振子垂直面方向图 增益为 G=5.15 dB四个半波振子垂直面方向图 增益为 G=8.15 dB单个半波振子两个半波振子四个半波振子A.A.采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵两个半波振子（带反射板）垂直面方向图两个半波振子（带反射板）水平面方向图反反射射板板 长度为L两个半半波波振振子子反反射射板板 宽度为W两个半半波波振振子子两个半波振子（带反射板）两个半波振子（带反射板）在垂直面上的配置在垂直面上的配置两个半波振子（带反射板）两个半波振子（带反射板）在水平面上的配置在水平面上的配置B.B.在直线阵的一侧加一块反射板在直线阵的一侧加一块反射板 （以带反射板的二半波振子垂直阵为例）（以带反射板的二半波振子垂直阵为例）增益为 G=1111 14 14 dBC.C.为提高板状天线的增益，还可以进一步采为提高板状天线的增益，还可以进一步采用八个半波振子排阵用八个半波振子排阵 前面已指出，四个半波振子排成一个垂直前面已指出，四个半波振子排成一个垂直放置的直线阵的增益约为放置的直线阵的增益约为 8 dB8 dB；一侧加有一；一侧加有一个反射板的四元式直线阵，即常规板状天线，个反射板的四元式直线阵，即常规板状天线，其增益约为其增益约为 14 17 dB 14 17 dB。一侧加有一个反射板的八元式直线阵，一侧加有一个反射板的八元式直线阵，即加长型板状天线，其增益约为即加长型板状天线，其增益约为 16 19 dB 16 19 dB.不言而喻，加长型板状天线的长度，为常不言而喻，加长型板状天线的长度，为常规板状天线的一倍，达规板状天线的一倍，达 2.4 m 2.4 m 左右。左右。板状天线使用的辐射单元板状天线使用的辐射单元多阵元天线的馈电方式多阵元天线的馈电方式n多阵元天线的馈电方式有串联和并联两种。串联和并联呈现的输入阻抗不同。n印刷电路多采用串馈。2 2、八木天线、八木天线八木定向天线，八木定向天线，具具有有增益较高、增益较高、结构轻巧、结构轻巧、架设方便、价格便宜等架设方便、价格便宜等优点。因此，它特别适优点。因此，它特别适用于点对点的通信，例用于点对点的通信，例如它是室内分布系统的如它是室内分布系统的室外接收天线的首选天室外接收天线的首选天线类型。线类型。八木定向天线的单八木定向天线的单元数越多，其增益越高，元数越多，其增益越高，通常采用通常采用 6 12 6 12 单元单元的八木定向天线，其增的八木定向天线，其增益可达益可达 1015 dB1015 dB 。3 3、高增益栅状抛物面天线、高增益栅状抛物面天线从性能价格比出发，人们常常选从性能价格比出发，人们常常选用用栅状抛物面天线栅状抛物面天线作为直放站施主作为直放站施主天线。由于天线。由于抛物面抛物面具有良好的聚焦具有良好的聚焦作用，所以抛物面天线集射能力强，作用，所以抛物面天线集射能力强，直径为直径为 1.5 m 1.5 m 的栅状抛物面天线，的栅状抛物面天线，在在900900兆频段，其增益即可达兆频段，其增益即可达 G=G=20 dB .20 dB .它特别适用于点对点的通它特别适用于点对点的通信，例如它常常被选用为直放站的信，例如它常常被选用为直放站的施主天线。施主天线。抛物面采用栅状结构，一是抛物面采用栅状结构，一是为了减轻天线的重量，二是为了减为了减轻天线的重量，二是为了减少风的阻力。少风的阻力。抛物面天线一般都能给出抛物面天线一般都能给出 不低于不低于 30 dB 30 dB 的前后比的前后比 ，这也正，这也正是直放站系统防自激而对接收天线是直放站系统防自激而对接收天线所提出的必须满足的技术指标。所提出的必须满足的技术指标。4 4、室内吸顶天线、室内吸顶天线室内吸顶天线必须具有结构轻室内吸顶天线必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。巧、外型美观、安装方便等优点。现今市场上见到的室内吸现今市场上见到的室内吸顶天线，外形花色很多，但其内芯顶天线，外形花色很多，但其内芯的购造几乎都是一样的。这种吸顶的购造几乎都是一样的。这种吸顶天线的内部结构，虽然尺寸很小，天线的内部结构，虽然尺寸很小，但由于是在天线宽带理论的基础上，但由于是在天线宽带理论的基础上，借助计算机的辅助设计，以及使用借助计算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，所以能很好网络分析仪进行调试，所以能很好地满足在非常宽的工作频带内的驻地满足在非常宽的工作频带内的驻波比要求，按照国家标准，在很宽波比要求，按照国家标准，在很宽的频带内工作的天线其驻波比指标的频带内工作的天线其驻波比指标为为VSWR 2 VSWR 2。当然，能达到。当然，能达到VSWR VSWR 1.5 1.5 更好。顺便指出，更好。顺便指出，室内吸顶室内吸顶天线属于低增益天线天线属于低增益天线,一般为一般为 G =G =2 dB 2 dB。室内吸顶天线室内吸顶天线5、室内壁挂天线室内壁挂天线同样必须具有结室内壁挂天线同样必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等构轻巧、外型美观、安装方便等优点。优点。现今市场上见到的室内现今市场上见到的室内吸顶天线，外形花色很多，但其吸顶天线，外形花色很多，但其内芯的购造几乎也都是一样的。内芯的购造几乎也都是一样的。这种壁挂天线的内部结构，属于这种壁挂天线的内部结构，属于空气介质型微带天线。由于采用空气介质型微带天线。由于采用了展宽天线频宽的辅助结构，借了展宽天线频宽的辅助结构，借助计算机的辅助设计，以及使用助计算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，所以能较网络分析仪进行调试，所以能较好地满足了工作宽频带的要求。好地满足了工作宽频带的要求。顺便指出，室内壁挂天线具有一顺便指出，室内壁挂天线具有一定的增益，约为定的增益，约为G=7 dB G=7 dB。室内壁挂天线室内壁挂天线8062170VSWR1.48242300VSWR1.417102500VSWR=(H/10)（D：接收天线之间的距离；H：天线的有效高度。）n工程中水平分集距离的一般要求n900MHz：最小：3m 建议：6mn1800MHz：最小：2m 建议：4mn垂直分集距离一般为水平分集距离的5-6倍，一般不以采用。极化分集与空间分集的比较极化分集与空间分集的比较工程经验：城市中小区制极化分集稍优 郊区及农村大区制空间分集稍优 遥控电调电下倾天线n前面我们已经介绍了在网络优化中需要不断地调整天线的俯仰角。目前实现天线俯仰角的方法主要有两种：n机械下倾n电下倾 遥控电调电下倾天线电下倾的产生电下倾的产生无下倾时无下倾时在馈电网络中在馈电网络中路径长度相等路径长度相等有下倾时有下倾时在馈电网络中在馈电网络中路径长度不相等路径长度不相等结束语结束语n本次讲座初步介绍移动通讯用天线的一些基础知识。主要目的是给初学者建立移动通讯用天线的基本参数、结构形式的初步概念。n下一次将介绍移动通讯用天线的设计与仿真。谢谢！谢谢！