天线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 0Ω。

一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω。

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±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±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。

±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。

天线常识一、天线性能指标（1）天线输入阻抗天线输入阻抗是天线馈电点处的电压与电流之比。

通常是一个复阻抗而且是频率的函数。

（2）驻波系数（VSWR）驻波系数是天线馈线上的一个特征参数它反映了天线输入阻抗与馈线特性阻抗的匹配程度定义为馈线上最大电压与最小电压之比。

（3）增益 G 在天线输入功率相同的情况下某天线在最大辐射方向的场强平方与一理想的无方向性的点源在相同处产生的场强平方之比常用分贝表示。

（4）方向图天线方向图用来描述电（磁）场强度在空间的分布情况常用般功率波瓣宽度来表示方向图的宽度。

（5）极化特性天线极化特性表示天线在最大辐射方向上电场的极化形式。

可分为线极化、圆极化和椭圆极化。

注：增益的多种表达方式在电信网络尤其是无线通信领域里我们经常会遇到 dBm、dBi、dB、dBc等与功率有关的单位许多维护工程师在对这些单位的理解上存在着混淆和误解造成计算失误。

下面集中辩析这几项单位供广大电信职工参考。

1.dBmdBm 用于表达功率的绝对值计算公式为：10lg(P 功率值/lmw)[例] 如果发射功率 P 为 10w则按 dBm 单位进行折算后的值应为：10lg(10w/1mw)=10lg(10000)=40dBm30DBm＝１０lg(1W/1mW)2.dBi、dBddBi 和 dBd 均用于表达功率增益两者都是一个相对值只是其参考的基准不一样。

dBi 的参考基准为全方向性天线dBd 的参考基准为偶极子因此两者的值略有不同同一增益用 dBi 表示要比用dBd 表示大 2.15。

[例]对于增益为 16dBd 的天线其增益按单位 dBi 进行折算后为 18.5dBi（忽略小数点后为 18dBi）。

3.dBdB 用于表征功率的相对比值计算甲功率相对乙功率大或小多少 dB 时按下面计算公式：10lg(甲功率/乙功率）[例]若甲天线的增益为 20dBd,乙天线的增益为 14dBd,则可以说甲天线的增益比乙天线的增益大 6dB。

4.dBcdBc 也是一个表征相对功率的单位其计算方法与 dB 的计算方法完全一样。

一般来说dBc 是相对于载波功率而言的在许多情况下用来度量与载波功率的相对值如度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰和带外干扰）、耦合、杂散等相对量值在采用 dBc 的地方原则上可以使用 dB 替代。

1.反射系数:P=反射波振幅/入射波振幅=传输线特性阻抗-负载阻抗/传输线特性阻抗+负载阻抗 2.行波系数:K=电压最小值/电压最大值=反射波振幅-入射波振幅/反射波振幅+入射波振幅在传输线中因为同时存在入射波和反射波,所以在传输线上任何一点的电压都是两波振幅之和. 3.驻波比:S=电压最大值/电压最小值, 综上所述,在传输线终端有负载时,传输线输入阻抗有以下性质: 1.传输线上距离终端四分之一波长的奇数倍处的等效阻抗等于特性阻抗的平方除以终端负载. 2.传输线上距离终端二分之一波长整数处的等效阻抗等于负载阻抗.二、天线测量方法和常用仪器（1）输入阻抗和驻波系数的测量把天线直接接至测量仪器上就可进行输入阻抗和驻波系数的测量。

常用仪器有：网络分析仪、阻抗分析仪、阻抗电桥、驻波表等。

（2）方向图的测量常用旋转被测天线法进行测量。

所需仪器设备有：天线测试转台、功率信号源、场强计及辅助天线（3）增益测量天线增益测量有比较法、射电天文法等常用比较法测量天线增益。

所需仪器设备与方向图测量相同但还需已知增益的标准天线。

三、电波传播模式（1）天波传播指电波由天线发射后经电离层反射又到达地面的传播方式此种方式主要用于短波通信、广播和短波雷达。

（2）空间波传播指电波自天线发射后经直线路径直接到达接收点象地面上的超短波通信、电视广播、调频广播以及卫星通信、卫星广播等。

（3）地波传播指电波沿地表面传播主要用于中长波广播、导航、短波地波通信等。

天线驻波比小常识电压驻波比（ VSWR ）是射频技术中最常用的参数用来衡量部件之间的匹配是否良好。

当业余无线电爱好者进行联络时当然首先会想到测量一下天线系统的驻波比是否接近 1:1如果接近 1:1 当然好。

常常听到这样的问题：但如果不能达到1 1 会怎样呢？驻波比小到几天线才算合格？为什么大小 1 81 这类老式的军用电台上没有驻波表？R VSWR 及标称阻抗发射机与天线匹配的条件是两者阻抗的电阻分量相同、感抗部分互相抵消。

如果发射机的阻抗不同要求天线的阻抗也不同。

在电子管时代一方面电子管本输出阻抗高另一方面低阻抗的同轴电缆还没有得到推广流行的是特性阻抗为几百欧的平行馈线因此发射机的输出阻抗多为几百欧姆。

而现代商品固态无线电通信机的天线标称阻抗则多为为 0 50 欧姆因此商品 R VSWR 表也是按0 50 欧姆设计标度的。

如果你拥有一台输出阻抗为 0 600 欧姆的老电台那就大可不必费心血用 0 50 欧姆的 R VSWR 计来修理你的天线因为那样反而帮倒忙。

只要设法调到你的天线电流最大就可以了。

R VSWR 不是 1 1 时比较 R VSWR 的值没有意义正因为 R VSWR 除了 1 1 以外的数值不值得那么精确地认定（除非有特殊需要）所以多数 R VSWR 表并没有象电压表、电阻表那样认真标定甚至很少有 R VSWR 给出它的误差等级数据。

由于表内射频耦合元件的相频特性和二极管非线性的影响多数 R VSWR 表在不同频率、不同功率下的误差并不均匀。

R VSWR 都＝1 1 不等于都是好天线影响天线效果的最重要因素：谐振让我们用弦乐器的弦来加以说明。

无论是提琴还是古筝它的每一根弦在特定的长度和张力下都会有自己的固有频率。

当弦以固有频率振动时两端被固定不能移动但振动方向的张力最大。

中间摆动最大但振动张力最松弛。

这相当于自由谐振的总长度为 2 1/2 波长的天线两端没有电流（电流波谷）而电压幅度最大（电压波腹）中间电流最大（电流波腹）而相邻两点的电压最小（电压波谷）。

我们要使这根弦发出最强的声音一是所要的声音只能是弦的固有频率二是驱动点的张力与摆幅之比要恰当即驱动源要和弦上驱动点的阻抗相匹配。

具体表现就是拉弦的琴弓或者弹拨的手指要选在弦的适当位置上。

我们在实际中不难发现拉弓或者拨弦位置错误会影响弦的发声强度但稍有不当还不至于影响太多而要发出与琴弦固有频率不同的声响却是十分困难的此时弦上各点的振动状态十分复杂、混乱即使振动起来各点对空气的推动不是齐心合力的发声效率很低。

天线也是同样要使天线发射的电磁场最强一是发射频率必须和天线的固有频率相同二是驱动点要选在天线的适当位置。

如果驱动点不恰当而天线与信号频率谐振效果会略受影响但是如果天线与信号频率不谐振则发射效率会大打折扣。

所以在天线匹配需要做到的两点中谐振是最关键的因素。

在早期的发信机例如本期介绍的 1 71 型报话机中天线电路只用串联电感、电容的办法取得与工作频率的严格谐振而进一步的阻抗配合是由线圈之间的固定耦合确定死的在不同频率下未必真正达到阻抗的严格匹配但是实际效果证明只要谐振就足以好好工作了。

因此在没有条件做到 R VSWR 绝对为 1 1 时业余电台天线最重要的调整是使整个天线电路与工作频率谐振。

天线的驻波比和天线系统的驻波比天线的 R VSWR 需要在天线的馈电端测量。

但天线馈电点常常高悬在空中我们只能在天线电缆的下端测量 VSWR 这样测量的是包括电缆的整个天线系统的 VSWR 。