天线知识介绍

天线知识介绍ISSUE1.0Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage2引入移动通信是当今通信领域内最为活跃、发展最为迅速的领域之一，天线是用户终端与基站控制设备间通信的桥梁，广泛应用于移动通信和无线接入通信系统中,它的迅猛发展产生了巨大的推动力，推动了天线概念的变革和技术的创新。能否对移动通信中天线方面的知识有深入的了解、全面掌握天线相关的知识，无论是对产品的安装和维护、网络规划工作的顺利开展，都有着十分重要的意义。Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage3课程目标无线电波的基本知识天线基本概念和主要指标掌握基站天线的选型原则学习完本课程，您应该能够对以下知识有基本的了解：Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage4内容介绍第一章无线电波的基本知识第二章天线基本概念和主要指标第三章基站天线选型原则Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage5第一章无线电波的基本知识1.1无线电波的概念:无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage6第一章无线电波的基本知识无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用Ｃ＝３０００００公里／秒表示。在媒质中的传播速度为：Ｖ＝Ｃ/（ε）1/2，式中ε为传播媒质的相对介电常数。无线电波类似一个池塘上的波纹，在传播时波会减弱。Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage7第一章无线电波的基本知识电磁波的传播电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage8第一章无线电波的基本知识无线电波的波长、频率和传播速度的关系：可用式λ＝Ｖ/ｆ表示。在公式中，Ｖ为速度，单位为米/秒；ｆ为频率，单位为赫兹；λ为波长，单位为米。由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。波长Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage9不同的频段内的频率具有不同的传播特性300-3000GHzEHFExtremelyHighFrequency30-300GHzSHFSuperHighFrequency3-30GHzUHFUltraHighFrequency300-3000MHzVHFVeryHighFrequency30-300MHzHFHighFrequency3-30MHzMFMediumFrequency300-3000KHzLFLowFrequency30-300KHzVLFVery-lowFrequency3-30KHzVFVoiceFrequency300-3000HzELFExtremelyLowFrequency30-300Hz3-30HzDesignationClassificationFrequency第一章无线电波的基本知识Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage10第一章无线电波的基本知识1.2电波的多径传播电波除了直接传播外，遇到障碍物，例如，山丘、森林、地面或楼房等高大建筑物，还会产生反射。因此，到达接收天线的超短波不仅有直射波，还有反射波，这种现象就叫多径传输。由于多途径传播使得信号场强分布相当复杂，波动很大；也由于多径传输的影响，会使电波的极化方向发生变化，因此，有的地方信号场强增强，有的地方信号场强减弱。另外，不同的障碍物对电波的反射能力也不同。Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage11①建筑物反射波②绕射波③直达波④地面反射波第一章无线电波的基本知识Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage12距离(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落第一章无线电波的基本知识Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage131.3抗快衰落措施－分集时间分集符号交织、检错、纠错编码、RAKE接收机技术空间分集采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能力也是一种空间分集的形式。频率分集GSM采用跳频CDMA采用扩频技术第一章无线电波的基本知识Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage14问题无线电波的概念是什么？无线电波的波长、频率和传播速度的关系？通常采用哪些措施对抗快衰落？Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage15解答无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。可用式λ＝Ｖ/ｆ表示。在公式中，Ｖ为速度，单位为米/秒；ｆ为频率，单位为赫芝；λ为波长，单位为米。由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。时间分集，语音交织技术；空间分集，采用主、分集接收天线；频率分集，跳频，扩频技术；极化分集，如双极化天线。Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage16小结本章介绍了无线电波的基本知识，主要包括：无线电波的概念、电波的多径传播、快衰落和慢衰落，以及对抗快衰落的措施等方面的内容。通过对本章的学习，应该对无线电波的特性有一定的了解，通过课后习题的学习，可以对这部分的知识加以巩固。Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage17课程内容第一章无线电波的基本知识第二章天线基本概念和主要指标第三章基站天线选型原则Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage18当导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关；如果导线位置由于两导线的距离很近，且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱；如果将两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方向相同，因而辐射较强；当导线的长度远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱；当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射；通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子；两臂长度均为1/4波长的振子叫做对称半波振子。Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage19什么是天线？把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…...收集无线电波并产生电信号Blahblahblahblah第二章天线基本概念和主要指标Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage20第二章天线基本概念和主要指标2.1对称振子（半波振子）两臂长度相等的振子叫做对称振子，也叫半波振子。振子1/2波长1/4波长1/4波长1/2波长波长一个1/2波长的对称振子在900MHz约333mm长1800MHz约167mm长Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage21第二章天线基本概念和主要指标2.2天线的方向性天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示.方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发射或接收电磁波的能力。Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage22第二章天线基本概念和主要指标天线方向图Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage23第二章天线基本概念和主要指标2.3天线的工作频率范围（带宽）无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减小，据此可定义天线的频率带宽。有几种不同的定义：一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度；另一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage24第二章天线基本概念和主要指标当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降在天线工作频带内,天线性能下降不多,仍然是可以接受的。在850MHz1/2波长振子最佳在890MHz天线振子在820MHz在820MHz1/2波长为~180mm,在890MHz为~170mm175mm对~850MHz将是最佳的该天线的频带宽度=890-820=70MHzHuichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage25第二章天线基本概念和主要指标2.4天线的功能:控制辐射能量的去向在地平面上，为了把信号集中到所需要的地方，要求把“面包圈”压成扁平的。侧视顶视Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage26第二章天线基本概念和主要指标对称振子组阵能够控制辐射能构成“扁平的面包圈”在这儿增益=10log(4mW/1mW)=6dBd更加集中的信号在阵中有4个对称振子在接收机中就有4mW功率一个对称台振子假设在接收机中有1mW功率Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage27第二章天线基本概念和主要指标利用反射板可把辐射能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在我们的“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这里,“扇形覆盖天线”与单个对称振子相比的增益为10log(8mW/1mW)=9dBd全向阵例如在接收机中为4mW功率扇形覆盖天线将在接收机中有8mW功率(顶视)天线Huichen-HuaweiAuthorizedCooperationTrainingCenterofXi'anPage28第二章天线基本概念和主要指标2.5dBd和dBi的区别一个单一对称振子dipole具有面包圈形的方向图辐射一个各向同性isotropic的辐射器在所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用“dB