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8.1天线基本概念
基本电振子、半波振子、全波振子天线的增益
天线类型 基本电振子
增益(dBi) 1.76
半波振子 全波振子
2.14 3.80
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8.1天线基本概念

天线阵列辐射
为加强某一方向的辐射强度，常把几副天线摆在一起 构成天线阵 天线阵根据其排列可分为直线阵、平面阵和立体阵 天线阵的辐射特性主要取决于：阵元数、阵元的空间 位置、阵元电流振幅分布、阵元电流相位分布 主要考虑均匀直线式天线阵：各阵元天线以相等的间 距排列成一直线，电流大小相等、相位以均匀比例递 增或递减
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8.1天线基本概念

二维方向图
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8.1天线基本概念

三维方向图
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8.1天线基本概念

波束宽度
方向图中通常都有两个瓣或多个瓣 其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣 波束宽度：主瓣两半功率点间的夹角 又称为半功率（角）波束宽度、3dB波束宽度 主瓣波束宽度越窄，方向性越好，抗干扰能力越强 经常考虑3dB、10dB波束宽度

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8.1天线基本概念

对称振子组阵控制辐射能量构成“扁平的面包圈”
把信号集中到所需要的地方 例：设一个对称振子天线在接收机中有1mW的功率，由 4个对称振子构成的天线阵的接收机就有4mW的功率， 天线增益为10log(4mW/1mW)=6dBd
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8.1天线基本概念

利用反射板可把辐射能量控制聚焦到一个方向， 反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线
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8.1天线基本概念

天线的极化示意图
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8.1天线基本概念
天线的极化方向：天线辐射的电磁场的电场方向 基站天线一般采用的都是垂直放置的线极化天线

为改善接收性能和减少基站天线数，基站天线开始用 双极化天线，既能收发水平极化波，又能收发垂直极 化波
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8.1天线基本概念
天线的带宽 用来描述天线处于良好的工作状态下的频率范围 工作带宽可根据天线的方向图特性、输入阻抗或 电压驻波比的要求确定 通常带宽定义为：天线增益下降3dB时的频带宽 度，或在规定的驻波比下天线的工作频带宽度 在移动通信系统中：当天线的输入驻波比≤1.5时， 天线的工作带宽 天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降
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8.1天线基本概念

天线增益

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8.1天线基本概念
天线的极化 平面波按极化可分为线极化波、圆极化波（或椭 圆极化波） 极化是指在垂直于传播方向的波阵面上，电场强 度矢量端点随时间变化的轨迹
如轨迹为直线，该平面波就是线极化波 线极化波可分为垂直线极化波和水平线极化波； 还有±45°倾斜的极化波 如轨迹为圆或椭圆，就是圆极化波或椭圆极化波
值的预测 系统均衡

难点
天线的基本特性 电波传播衰耗特性的数字特征 任意地形、地物情况下电波传播衰耗中值的预测
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第8章 天线与电波传播

目的和要求
了解天线的基本特性、类型 掌握自由空间传输衰耗、OM模型及电波传播衰耗
中值的计算方法 了解电波传播电路计算
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8.1天线基本概念
第8章 天线与电波传播

内容
天线的基本特性、基站天线的类型、天线的下倾、
智能天线及天线的辐射功率 表征电波传播衰耗特性的数字特征、OM模型概念 任意地形、地物衰耗场强中值和信号中值的预测 电波传播电路的计算、覆盖设计
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第8章 天线与电波传播

重点
自由空间传播衰耗 OM模型及任意地形、地物情况下电波传播衰耗中
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8.1天线基本概念
波束宽度示意图
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8.1天线基本概念

前后比
天线方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比 前后比值越大，天线定向接收性能就越好 基本半波振子天线的前后比为，对来自振子前后 的相同信号电波具有相同的接收能力 以dB表示的前后比=10log前向功率/反向功率 典型值为25dB左右，有一个尽可能小的反向功率
进一步提高了增益 例：扇形覆盖天线与单个对称振子相比的增益为 10log(8mW/1mW)=9dBd
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8.1天线基本概念

基本电振子
无限小的线电流元，即其长度L远小于波长λ 基本电振子的辐射是有方向性的
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8.1天线基本概念

电对称振子
最简单的天线是对称振子 由两段同样粗细和长度为L的直导线构成，在天线中间 的两个端点之间馈电 半波振子天线长度与波长的关系可表示为2L=λ/2 全波振子天线长度与波长的关系为2L=λ
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8.1天线基本概念
几个名词 对称振子：两臂长度相等的振子，每臂长度为λ/4 全波对称振子：全长与波长相等的振子 折合振子：将振子折合起来 随着长度L的增加，方向图变得比较尖锐 L≥λ/2时，除了主瓣外还有副瓣 L=λ时，在垂直于振轴线的方向上没有辐射 λ/2的对称振子在800MHz频段约200mm长；在400MHz 频段约400mm长
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8.1天线基本概念
天线的增益 天线功率增益表示在某特定方向上能量集中能力 天线增益指在相同输入功率下，天线在最大辐射 方向上某点产生的辐射功率密度和将其用参考天 线替代后在同一点产生的辐射功率密度之比
参考天线为全方向性天线(在所有方向上辐射功率密度 都均匀相同)：增益用dBi表示 参考天线为半波振子天线:增益用dBd表示 同一个天线用dBd和dBi分别表示时的转换关系为： 0dBd=2.14dBi

天线基本特性
天线的方向性 指天线向一定方向辐射电磁波的能力
对接收天线表示天线对来自不同方向的电波的接收能 力

方向图
天线方向的选择性常用方向图来表示 辐射方向图：以天线为球心的等半径球面上，相对场 强随坐标变量θ和φ变化的图形 工程设计中一般使用二维方向图 无线网络优化中需使用三维方向图
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8.1天线基本概念
例：天线的频带宽度=890-820=70MHz
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8.1天线基本概念
天线的辐射特性 导线载有交变电流时，可形成电磁波辐射
辐射的能力与导线的长短和形状有关

能产生显著辐射的直导线称为振子
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8.1天线基本概念
天线的功能就是控制辐射能量的去向 一个单一的对称振子具有“面包圈”形的方向图