通訊的眼睛之「天線」學習總結 二

2021-10-06 02:53:01 字數 2570 閱讀 1815

3.1對稱振子

兩臂長度相等的振子叫做對稱振子,也叫半波振子。

3.2天線的輸入阻抗

天線和饋線的連線端,即饋電點兩端感應的訊號電壓與訊號電流之比,稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會減少從天線進入饋線的有效訊號功率。因此,必須使電抗分量盡可能為零,使天線的輸入阻抗為純電阻。輸入阻抗與天線的結構和工作波長有關,基本半波振子,即由中間對稱饋電的半波長導線,其輸入阻抗為(73.1+j42.5)歐姆。

3.3天線的方向性

天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對於接收天線而言,方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示.

3.4天線的工作頻率範圍

無論是發射天線還是接收天線,它們總是在一定的頻率範圍內工作的,通常,工作在中心頻率時天線所能輸送的功率最大,偏離中心頻率時它所輸送的功率都將減小,據此可定義天線的頻率頻寬。常用定義為指天線增益下降三分貝時的頻頻寬度。當天線的工作波長不是最佳時天線效能要下降,在天線工作頻帶內,天線效能下降不多,仍然是可以接受的。

3.5天線的功能:控制輻射能量的去向

在地平面上,為了把訊號集中到所需要的地方,要求把「麵包圈」 壓成扁平的。對稱 振 子 組 陣 能 夠 控 制 輻 射 能 構 成 「扁平 的 面 包 圈 「。

3.6前後比

方向圖中,前後瓣最大電平之比稱為前後比。

3.7波束寬度

3.8天線增益與方向圖的關係

在輸入功率相等的條件下,實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產生的訊號的功率密度之比。它定量地描述乙個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關係,方向圖主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。天線增益是用來衡量天線朝乙個特定方向收發訊號的能力,它是選擇基站天線最重要的引數之一。一般來說,增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度,而在水平面上保持全向的輻射效能。天線增益對移動通訊系統的執行質量極為重要,因為它決定蜂窩邊緣的訊號電平。增加增益就可以在一確定方向上增大網路的覆蓋範圍,或者在確定範圍內增大增益餘量。任何蜂窩系統都是乙個雙向過程,增加天線的增益能同時減少雙向系統增益預算餘量。另外,表示天線增益的引數有dbd和dbi。dbi是相對於點源天線的增益,在各方向的輻射是均勻的;dbd相對於對稱陣子天線的增益dbi=dbd+2.15。相同的條件下,增益越高,電波傳播的距離越遠。一般地,gsm定向基站的天線增益為18dbi,全向的為0dbi。

4天線增益與方向圖的關係

連線天線和發射(或接收)機輸出(或輸入)端的導線稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務是有效地傳輸訊號能量。因此它應能將天線接收的訊號以最小的損耗傳送到接收機輸入端,或將發射機發出的訊號以最小的損耗傳送到發射天線的輸入端,同時它本身不應拾取或產生雜散干擾訊號。這樣,就要求傳輸線必須遮蔽或平衡。當傳輸線的幾何長度等於或大於所傳送訊號的波長時就叫做長傳輸線,簡稱長線。

4.1 匹配的概念

什麼叫匹配?我們可簡單地認為,饋線終端所接負載阻抗z等於饋線特性阻抗z。時,稱為饋線終端是匹配連線的。在實際工作中,天線的輸入阻抗還會受周圍物體存在和雜散電容的影響。為了使饋線與天線嚴格匹配,在架設天線時還需要通過測量,適當地調整天線的結構,或加裝匹配裝置。當使用的終端負載是天線時,如果天線振子較粗,輸入阻抗隨頻率的變化就較小,容易和饋線保持匹配,這時振子的工作頻率範圍就較寬。反之,則較窄。

4.2 反射損耗

當饋線和天線匹配時,高頻能量全部被負載吸收,饋線上只有入射波,沒有反射波。饋線上傳輸的是行波,饋線上各處的電壓幅度相等,饋線上任意一點的阻抗都等於它的特性阻抗.而當天線和饋線不匹配時,也就是天線阻抗不等於饋線特性阻抗時,負載就不能全部將饋線上傳輸的高頻能量吸收,而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來形成反射波。現在陸地移動蜂窩系統,一般使用的定向天線增益是15dbi,也有17、18dbi的。這裡的反射損耗為10log(10/0.5) = 13db    vswr 是反射損耗的另一種計量。

當饋線和天線匹配時,高頻能量全部被負載吸收,饋線上只有入射波,沒有反射波。饋線上傳輸的是行波,饋線上各處的電壓幅度相等,饋線上任意一點的阻抗都等於它的特性阻抗.而當天線和饋線不匹配時,也就是天線阻抗不等於饋線特性阻抗時,負載就不能全部將饋線上傳輸的高頻能量吸收,而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來形成反射波。現在陸地移動蜂窩系統,一般使用的定向天線增益是15dbi,也有17、18dbi的。這裡的反射損耗為10log(10/0.5) = 13db    vswr 是反射損耗的另一種計量。

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