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网优基础知识培训二网优基础知识培训二网优基础知识培训二二OO九年五月网优基础知识培训二认真认真 求实求实 主动主动 深入深入网优基础知识培训二本部分重点本部分重点:  熟悉并掌握无线电波的基本知识熟悉并掌握无线电波的基本知识  熟悉并掌握天线的基本知识熟悉并掌握天线的基本知识 熟悉并掌握无源器件的基本知识熟悉并掌握无源器件的基本知识第一部分第一部分 基本概念基本概念网优基础知识培训二基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念 电磁波的传播电磁波的传播网优基础知识培训二 什么叫无线电波？ 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基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念网优基础知识培训二基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念  无线电波的极化无线电波的极化￿￿￿￿￿￿￿￿无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化无线电波的电场方向称为电波的极化方向如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。

如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波网优基础知识培训二 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：Ｖε`ε`＝Ｃ/√ε/√ε，式中εε为传播媒质的相对介电常数空气的相对介电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于１ 无线电波在传播时电波会减弱无线电波在传播时电波会减弱 因此，无线电波在空因此，无线电波在空 气中的传播速度略小于光气中的传播速度略小于光 速，通常我们就认为它等速，通常我们就认为它等 于光速基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念网优基础知识培训二 无线电波的传播方式无线电波的传播方式基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念直射直射直射是无线电波在自由空间传播的方式反射反射当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射反射常发生在地球表面、建筑物和墙壁表面绕射绕射当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射散射散射当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍物数目非常巨大时，就会发生散射。

网优基础知识培训二 衰落特性衰落特性基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念衰落一般分为快衰落快衰落与慢衰落慢衰落两种 慢衰落慢衰落 慢衰落是由接收点周围地形地物对信号反射，使得信号电平在几十米范围内有大幅度的变化，若MS在没有任何障碍物的环境下移动，则某点信号电平与该点和发射机的距离有关 快衰落快衰落 快衰落是叠加在慢衰落的信号上的，这个衰落的速度很快，每秒钟可达到几十次，除与地形地物有关，还与MS的速度和信号的波长有关，并且幅度可达几十个dB，信号的变化呈瑞利分布，也叫瑞利衰落信号强度慢衰落快衰落移动台路径网优基础知识培训二 对于移动通信的电波传播对于移动通信的电波传播, ,其衰落特性由下列已知其衰落特性由下列已知公式及图示表征公式及图示表征 --- 自由空间的传播衰耗： Lbs＝32.45+20lgD(km)+20lgf(MHz) (5) --- 准平滑地形市区路径传播衰耗中值： Ltt＝Lbs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f) (6) Am(f,d)，Hb(hb,d)，Hm(hm,f)为相应的修正因子，其中An(f,d)为基本衰耗中值，Hb(hb,d)为基站天线高度增益因子，Hm(hm,f)为移动天线高度增益因子。

衰落特性衰落特性基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念网优基础知识培训二基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念准准平平滑滑地地形形高高区区路路径径传传播播衰衰耗耗中中值值网优基础知识培训二基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念 移移动动台台天天线线高高度度增增益益因因子子网优基础知识培训二基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念 基基站站天天线线高高度度增增益益因因子子网优基础知识培训二 该关系可用式 λ＝Ｖ/ｆ 表示，其中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 我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对介 电 常 数 ε约 为 2.1， 因 此 ， Ｖ ε≈Ｃ /1.44 ，λε≈λ/1.44 波长波长  无线电波的波长、频率和传播速度的关系无线电波的波长、频率和传播速度的关系基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念网优基础知识培训二  超短波的传播超短波的传播基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念 无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。

无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同目前目前GSM和和CDMA移动通信使用的频段都属于移动通信使用的频段都属于UHF（特高频）超短波段，其高端属于微波特高频）超短波段，其高端属于微波  超短波和微波的视距传播超短波和微波的视距传播 超短波和微波的频率很高，波长较短，它的地面波超短波和微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很快因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，衰减很快因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是由空间波来传播的空间波一般只能沿直线它主要是由空间波来传播的空间波一般只能沿直线方向传播到直接可见的地方在直视距离内超短波的方向传播到直接可见的地方在直视距离内超短波的传播区域习惯上称为传播区域习惯上称为“照明区照明区”在直视距离内超短在直视距离内超短波接收装置才能稳定地接收信号波接收装置才能稳定地接收信号网优基础知识培训二  超短波和微波的视距传播超短波和微波的视距传播( (续上）续上）基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念 直视距离和发射天线以及接收天线的高度有关系，并受到地球曲率半径的影响由简单的几何关系式可知: : AB AB＝3.57(√HT+√HR)(3.57(√HT+√HR)(公里) ) 由于大气层对超短波的折射作用，有效传播直视距离为: AB: AB＝4.12 (√HT+√HR)(4.12 (√HT+√HR)(公里) )BARTRRO'接收天线高HR发射天线高HT网优基础知识培训二  电波的多径传播电波的多径传播基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念￿￿￿￿￿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例如：钢筋水泥建筑物对超短波的反射能力比砖墙强我们应尽量避免多径传输效应的影响同时可采取空间分集或极化分集的措施加以对应网优基础知识培训二  电波的多径传播电波的多径传播基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念网优基础知识培训二  电波的绕射传播电波的绕射传播基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿电波在传播途径上遇到障碍物时，总是力图绕过障碍物，再向前传播这种现象叫做电波的绕射超短波的绕射能力较弱，在高大建筑物后面会形成所谓的“阴影区”信号质量受到影响的程度不仅和接收天线距建筑物的距离及建筑物的高度有关，还和频率有关例如一个建筑物的高度为１０米，在距建筑物２００米处接收的信号质量几乎不受影响，但在距建筑物１００米处，接收信号场强将比无高搂时明显减弱这时，如果接收的是２１６～２２３兆赫的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱１６分贝，当接收６７０兆赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱２０分贝。

如果建筑物的高度增加到５０米时，则在距建筑物１０００米以内，接收信号的场强都将受到影响，因而有不同程度的减弱也就是说，频率越高，建筑物越高、越近，影响越大相反，频率越低，建筑物越矮、越远，影响越小 因此，架设天线选择基站场地时，必须按上述原则来考虑对绕射传播可能产生的各种不利因素，并努力加以避免网优基础知识培训二  用分集接收改善信号电平用分集接收改善信号电平基本概念基本概念电磁波的概念电磁波的概念网优基础知识培训二 把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间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收集无线电波并产生电信号  天线的概念天线的概念基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 天线的作用作用就是将传输线中的高频电磁能转化为自由空间的电磁波，或反之将自由空间的电磁波转化为传输线中的高频电磁能 了解天线的相关性能，必须掌握自由空间中的电磁波相关知识及高频传输的相关知识  天线的作用天线的作用基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二垂直极化垂直极化水平极化水平极化+ 45度倾斜的极化度倾斜的极化- 45度倾斜的极化度倾斜的极化￿￿￿￿￿天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向  天线的极化天线的极化基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二V/H (垂直垂直/水平水平)倾斜倾斜 (+/- 45°)  双极化天线双极化天线基本概念基本概念天线的概念天线的概念 传输两个独立的波，两个天线为一个整体。

网优基础知识培训二￿￿￿如果电波在传播过程中电场的方向是旋转的，就叫作椭圆极化波旋转过程中，如果电场的幅度，即大小保持不变，我们就叫它为圆极化波向传播方向看去顺时针方向旋转的叫右旋圆极化波，反时针方向旋转的叫做左旋圆极化波垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收；水平极化波要用具有水平极化特性的天线来接收；右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接收；而左旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生３分贝的极化损失，即只能接收到来波的一半能量  圆极化波圆极化波基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程 中通常都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波 ，或用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生３分贝的极化损失， 即只能接收到来波的一半能量； 当接收天线的极化方向（例如水平或右旋圆极化）与来波的极化 方向（相应为垂直或左旋圆极化）完全正交时，接收天线也就完全接 收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。

 极化损失极化损失基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种极化中出 现的比例 1000mW (即即1W)1mW在这种情况下的隔离为在这种情况下的隔离为10log(1000mW/1mW) = 30dB  （（极化）隔离极化）隔离基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 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.如果导线位置如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ｌ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  天线辐射电磁波的原理天线辐射电磁波的原理基本概念基本概念天线的原理天线的原理网优基础知识培训二  天线可视为一个四端网络天线可视为一个四端网络基本概念基本概念天线的原理天线的原理网优基础知识培训二基本概念基本概念天线的原理天线的原理 同同轴轴线线变变化化为为天天线线网优基础知识培训二 两臂长度相等的振子叫做对称振子。

每臂长度为四分 之一波长全长与波长相等的振子，称为全波对称振子 将振子折合起来的，称为折合振子波长波长1/2波长波长 一个一个1/2波长的对称振子在波长的对称振子在800MHz 约约 200mm长长 400MHz 约约 400mm 长长1/4波长波长1/4波长波长1/2波长波长振子振子  对称振子对称振子基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二基本概念基本概念天线的原理天线的原理 半半波波振振子子上上的的场场分分布布网优基础知识培训二 天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗输入阻抗有电阻分量和电抗分量输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率因此，必须使电抗分量尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻 输入阻抗与天线的结构和工作波长有关，基本半波振子，即由中间对称馈电的半波长导线，其输入阻抗为（73.173.1＋ｊ42.542.5）欧姆当把振子长度缩短３％～５％时，就可以消除其中的电抗分量，使天线的输入阻抗为纯电阻，即使半波振子的输入阻抗为73.173.1欧（标称7575欧）。

而全长约为一个波长，且折合弯成Ｕ形管形状由中间对称馈电的折合半波振子，可看成是两个基本半波振子的并联，而输入阻抗为基本半波振子输入阻抗的四倍，即292292欧（标称300300欧） 天线的输入阻抗天线的输入阻抗基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二￿￿￿￿￿￿￿￿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￿ 天线的方向性天线的方向性基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二￿￿￿￿￿￿￿￿￿天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐射电磁波的能力反之，作为接收天线的方向性表示了它接收不同方向来的电磁波的能力我们通常用垂直平面及水平平面上表示不同方向辐射（或接收）电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性，并称为天线辐射的方向图同时用半功率点之间的夹角表示了天线方向图中的水平波束宽度及垂直波束宽度。

￿ 天线辐射的方向图天线辐射的方向图基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二60° (eg)峰值峰值 - 3dB点点 - 3dB点点3dB 波束宽度波束宽度水平面方向图水平面方向图峰值峰值- 3dB点点- 3dB点点15° (eg)垂直面方向图垂直面方向图立体方向图立体方向图 天线辐射的方向图天线辐射的方向图基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二（垂直面波束图）（垂直面波束图）下旁瓣抑制下旁瓣抑制上旁瓣抑制上旁瓣抑制 天线辐射的方向图天线辐射的方向图基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 天线的方向图天线的方向图基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 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； 一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。

在移动通信系统中是按后一种定义的，具体的说，就 是当天线的输入驻波比≤≤1.51.5时，天线的工作带宽 天线的工作频率范围（带宽）天线的工作频率范围（带宽）基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二在在 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 当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降，在天线工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，仍然是可以接受的作频带内，天线性能下降不多，仍然是可以接受的在在 850MHz 1/2 波长振波长振子最佳子最佳在在 890MHz天线振子天线振子在在820MHz 天线波长及频带与性能的关系天线波长及频带与性能的关系基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 天线的驻波比天线的驻波比基本概念基本概念天线的概念天线的概念天线驻波比表示天馈线￿￿￿￿与基站（收发信机）匹￿￿￿￿￿配程度的指标。

驻波比的定义：￿￿￿￿Umax—馈线上波腹电压；￿￿￿￿￿Umin—馈线上波节电压ZA天线B馈线AZiABZinTZcUmaxUUmin网优基础知识培训二是由于入射波能量传输到天线输入端B未被全部吸收（辐射）、产生反射波，迭加而形成的VSWR越大，反射越大，匹配越差那么，驻波比差，到底有哪些坏处？在工程上可以接受的 驻波比是多少？一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的 1、VSWR＞1，说明输进天线的功率有一部分被反射回来，从而降低了天线的辐射功率； 2、增大了馈线的损耗7/8＂电缆损耗4dB/100m，是在VSWR=1（全匹配）情况下测的；有了反射功率，就增大了能量损耗，从而降低了馈线向天线的输入功率； 3、在馈线输入端A，失配严重时，发射机T的输出功率达不到设计额定值  驻波比的产生驻波比的产生基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 经过计算，驻波比对天线反射功率、所增大的馈线损耗与完全匹配（VSWR=1）时相比，所减小的总辐射功率的关系如下： ⑴ ⑴ VSRW=3.0VSRW=3.0时，天线反射25%的功率（1.25dB），馈线新增损耗0.9dB，与完全匹配（VSRW=1）相比，功率多损失40%(2.15dB)； ⑵ ⑵ VSWR=1.5VSWR=1.5时，天线反射4%的功率（0.17dB），馈线新增损耗0.19dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失8%(0.36dB)； ⑶ ⑶ VSWR=1.4VSWR=1.4时，天线反射2.8%的功率（0.12dB），馈线新增损耗0.09dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失4.7%(0.21dB)； ⑷ ⑷ VSWR=1.3VSWR=1.3时，天线反射1.7%的功率（0.07dB），馈线新增损耗0.06dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失2.9%(0.13dB)。

可见，VSWR=1.3VSWR=1.3与VSWR=1.5VSWR=1.5相比，功率损失仅减少了0.23dB0.23dB，这在移动通信的衰落传播中，影响基本可以忽略然而天线的制造成本却高得多  驻波比的产生驻波比的产生基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二顶视顶视侧视侧视 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 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 天线的方向图天线的方向图基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 天线的增益天线的增益基本概念基本概念天线的概念天线的概念 增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与 理想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方 之比，即功率之比增益一般与天线方向图有关，方 向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高网优基础知识培训二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 对称振子对称振子基本概念基本概念天线的概念天线的概念对称振子组阵能够控制辐射能构成“扁平的面包圈”网优基础知识培训二 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￿￿￿￿￿￿利用反射板可把辐射能控制聚集到一个方向上，反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线 天线方向图天线方向图基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二一个单一对称振子具有面一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射包圈形的方向图辐射一个各向同性的辐射器在一个各向同性的辐射器在所有方向具有相同的辐射所有方向具有相同的辐射一个天线与对称振子相比较一个天线与对称振子相比较的增益的增益用用“dBd”表示表示一个天线与各向同性辐射器一个天线与各向同性辐射器相比较的增益用相比较的增益用“dBi”表示表示例如例如: 3dBd = 5.17dBi2.17dB 对称振子的增益为对称振子的增益为2.17dB  dBd dBd和和dBidBi的区别的区别基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二以以dB表示的前后比表示的前后比 = 10 log 典型值为典型值为 25dB 左右左右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，前后瓣最大电平之比称为前后比。

它大，天线定向接收性能就好基本半波振子天线的前后比为１，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前向功率前向功率 天线的前后比天线的前后比基本概念基本概念天线的概念天线的概念反向功率反向功率网优基础知识培训二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)PeakPeak - 3dBPeak - 3dB32° (eg)PeakPeak - 10dBPeak - 10dB俯仰面即垂直面方向图 在在方方向向图图中中通通常常都都有有两两个个瓣瓣或或多多个个瓣瓣，，其其中中最最大大的的瓣瓣称称为为主主瓣瓣，，其其余余的的瓣瓣称称为为副副瓣瓣主主瓣瓣两两半半功功率率点点间间的的夹夹角角定定义义为为天天线线方方向向图图的的波波瓣瓣宽宽度度称称为为半半功功率（角）瓣宽主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强率（角）瓣宽主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强 波瓣宽度波瓣宽度基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二下旁瓣下旁瓣上旁瓣上旁瓣 方向图旁瓣显示方向图旁瓣显示基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二基本概念基本概念天线的概念天线的概念 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网优基础知识培训二 9dBd 9dBd全向天线全向天线基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 各类天线各类天线( (图示图示) )基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 抛物面天线抛物面天线基本概念基本概念天线的概念天线的概念0。

rFZD 由由抛抛物物反反射射面面的的几几何何关关系可得反射面的方程为：系可得反射面的方程为：在直角坐标中在直角坐标中r2＝＝4F(F－－Z) 在极坐标中在极坐标中  ＝＝F/cos2( /2)式中式中F是焦距；是焦距；D是直径；是直径；  是焦点到反射面的距离；是焦点到反射面的距离；  是是 与与 －－ Z轴轴 的的 夹夹 角角 反反射射面面的的半半张张角角 0 0与与F/DF/D的的关系为：关系为： 抛物面天线的简单几何关系抛物面天线的简单几何关系网优基础知识培训二 几种常用的反射面天线几种常用的反射面天线基本概念基本概念天线的概念天线的概念馈源主反射面副反射面反射面馈源反射面馈源副反射面馈源主反射面 按馈源的馈电位置可分为前馈和后馈，其中每一种又可分为正馈和偏馈按馈源的馈电位置可分为前馈和后馈，其中每一种又可分为正馈和偏馈 按反射面的设置还可分为单反射面天线和双反射面天线，双反射面天线由按反射面的设置还可分为单反射面天线和双反射面天线，双反射面天线由一次（主）反射面和二次（副）反射面组成一次（主）反射面和二次（副）反射面组成网优基础知识培训二 反射面天线的增益和瓣宽与天线馈源的方向图形状有关，与它对反射面天线的增益和瓣宽与天线馈源的方向图形状有关，与它对反射面边缘的照射电平有关。

如果馈源对反射面的照射是均匀的天线反射面边缘的照射电平有关如果馈源对反射面的照射是均匀的天线增益就高，但同时天线的旁瓣也高，抗干扰性能就差通常情况下，增益就高，但同时天线的旁瓣也高，抗干扰性能就差通常情况下，馈源照射呈钟形分布考虑增益和旁瓣要求，在反射面边缘的照射电馈源照射呈钟形分布考虑增益和旁瓣要求，在反射面边缘的照射电平一般取平一般取-10～～-12dB. 口面直径为口面直径为D 的抛物反射面天线的增益和主瓣宽度可用下列公式的抛物反射面天线的增益和主瓣宽度可用下列公式近似计算：近似计算： 增益增益 主瓣宽度主瓣宽度 抛物面天线的增益与瓣宽抛物面天线的增益与瓣宽基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 抛物面天线的带宽抛物面天线的带宽基本概念基本概念天线的概念天线的概念 它的工作带宽主要取决于馈源的工作带宽极化方式也取决于它的工作带宽主要取决于馈源的工作带宽极化方式也取决于馈源，当采用圆极化馈源时，对单反射面天线其极化旋向与馈源极馈源，当采用圆极化馈源时，对单反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相反，对双反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相同。

对化旋向相反，对双反射面天线其极化旋向与馈源极化旋向相同对于单线极化应用，可采用与馈源极化方向一致的栅格反射面替代实于单线极化应用，可采用与馈源极化方向一致的栅格反射面替代实体反射面栅格的间距与工作频率和栅格导体直径有关体反射面栅格的间距与工作频率和栅格导体直径有关 抛物面天线原形是建立在几何光学基础上的通常反射面直径、抛物面天线原形是建立在几何光学基础上的通常反射面直径、至少要在至少要在6 以上例如在以上例如在1GHz采用抛物面天线其直径至少就要采用抛物面天线其直径至少就要1.8m因此它主要适用于超短波高频段和微波频段以天线口径为因此它主要适用于超短波高频段和微波频段以天线口径为50cm，工作频率为，工作频率为11GHz 的抛物面天线为例，其增益约为的抛物面天线为例，其增益约为 G 32.2dB～～33.3dB，半功率瓣宽，半功率瓣宽  0.5 3.8度度 在这种情况下，在在这种情况下，在10公里距离上架设的该种天线波束对准偏离公里距离上架设的该种天线波束对准偏离目标方向目标方向1.9度，即偏开度，即偏开330米时，信号强度就将降低米时，信号强度就将降低3dB. 由此也可看出，在工作频率为由此也可看出，在工作频率为11GHz时，其收发天线的调整对时，其收发天线的调整对准要比工作频率为准要比工作频率为1GHz时难得多。

时难得多网优基础知识培训二基本概念基本概念天线的概念天线的概念 相相关关天天线线增增益益与与水水平平波波瓣瓣宽宽度度网优基础知识培训二 一般说来，天线的主瓣波束宽度越窄，天线增益越 高当旁瓣电平及前后比正常的情况下，可用下式近似 表示： 反射面天线，则由于有效照射效率因素的影响，故：反射面天线，则由于有效照射效率因素的影响，故： 天线增益与方向图的关系天线增益与方向图的关系基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二基本概念基本概念天线的概念天线的概念 天天线线增增益益与与方方向向图图半半功功率率波波瓣瓣宽宽度度的的关关系系网优基础知识培训二￿￿￿￿￿￿为使波束指向朝向地面，需要天线下倾无下倾无下倾电下倾电下倾机械下倾机械下倾 由图可以看出机械下倾方法当下倾角度达到10º时，水平方向图严重变形，必然产生越区覆盖；而电下倾时，水平方向图基本保持不变  天线的下倾天线的下倾基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二6° 电下倾电下倾+ 4° 机械下倾机械下倾10°机械下倾机械下倾10°电下倾电下倾 电下倾下的波束覆盖电下倾下的波束覆盖基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 天线波束下倾的演示天线波束下倾的演示基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 天线波束下倾的作用天线波束下倾的作用基本概念基本概念天线的概念天线的概念 控制覆盖 减小交调 电下倾的实现方式电下倾的实现方式 右图网优基础知识培训二天线辐射的水平波束宽度决定了天线辐射的电磁波水平￿￿￿覆盖的范围￿天线垂直波束宽度决定了传输距离及纵向覆盖。

 天线参数在无线组网中的作用天线参数在无线组网中的作用基本概念基本概念天线的概念天线的概念网优基础知识培训二 连接天线和发射（或接收）机输出（或输入）端的导线称为传输线或馈线传输线的主要任务是有效地传输信号能量 因此它应能将天线接收的信号以最小的损耗传送到接收机输入端，或将发射机发出的信号以最小的损耗传送到发射天线的输入端，同时它本身不应拾取或产生杂散干扰信号这样，就要求传输线必须屏蔽或平衡 当传输线的几何长度等于或大于所传送信号的波长时就叫做长传输线，简称长线 传输线及馈线传输线及馈线基本概念基本概念传输线的概念传输线的概念网优基础知识培训二 超短波段的传输线一般有两种：平行线传输线和同轴电缆传输线（微波传输线有波导和微带等） 平行线传输线通常由两根平行的导线组成它是对称式或平衡式的传输线这种馈线损耗大，不能用于UHFUHF频段同轴电缆传输线的两根导线为芯线和屏蔽铜网，因铜网接地，两根导体对地不对称，因此叫做不对称式或不平衡式传输线同轴电缆工作频率范围宽，损耗小，对静电耦合有一定的屏蔽作用，但对磁场的干扰却无能为力。

使用时切忌与有强电流的线路并行走向，也不能靠近低频信号线路 传输线的种类传输线的种类基本概念基本概念传输线的概念传输线的概念网优基础知识培训二 无限长传输线上各点电压与电流的比值等于特性阻抗，用符号Ｚ同轴电缆的特性阻抗 Ｚ＝〔138/√ε138/√εr r〕××log(D/d) log(D/d) ΩΩ通常通常Ｚ50=50ΩΩ/ /或或7575ΩΩ 式中，D D为同轴电缆外导体铜网内径；d d为其芯线外径；εεr r为导体间绝缘介质的相对介电常数 由上式不难看出，馈线特性阻抗与导体直径、导体间距和导体间介质的介电常数有关，与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗大小无关 传输线的特性阻抗传输线的特性阻抗基本概念基本概念传输线的概念传输线的概念网优基础知识培训二 信号在馈线里传输，除有导体的电阻损耗外，还有绝 缘材料的介质损耗这两种损耗随馈线长度的增加和工作 频率的提高而增加因此，应合理布局尽量缩短馈线长度损耗的大小用衰减常数表示单位用分贝（dBdB）／米或分贝／百米表示。

这里顺便再说明一下分贝的概念，当输入功率为Ｐ输出功率为Ｐ时，传输损耗可用γγ表示，γ(dB)γ(dB)＝1010××log(log(Ｐ/ /Ｐ)()(分贝) ) 馈线衰减常数馈线衰减常数基本概念基本概念传输线的概念传输线的概念网优基础知识培训二 什么叫匹配？我们可简单地认为，馈线终端所接负载阻抗Ｚ等于馈线特性阻抗Ｚ时，称为馈线终端是匹配连接的当使用的终端负载是天线时，如果天线振子较粗，输入阻抗随频率的变化就较小，容易和馈线保持匹配，这时振子的工作频率范围就较宽反之，则较窄 在实际工作中，天线的输入阻抗还会受周围物体存在和杂散电容的影响为了使馈线与天线严格匹配，在架设天线时还需要通过测量，适当地调整天线的结构，或加装匹配装置 匹配的概念匹配的概念基本概念基本概念传输线的概念传输线的概念网优基础知识培训二电缆电缆 50 ohms 天线天线 50 ohms 80 ohms要获得良好的电性能阻抗必须匹配要获得良好的电性能阻抗必须匹配 匹配和失配例匹配和失配例基本概念基本概念传输线的概念传输线的概念网优基础知识培训二 当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载 吸收，馈线上只有入射波，没有反射波。

馈线上 各处的电压幅度相等，馈线上任意一点的阻抗都 等于它的特性阻抗 而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗 不等于馈线特性阻抗时，负载就不能全部将馈线 上传输的高频能量吸收，而只能吸收部分能量 入射波的一部分能量反射回来形成反射波  反射损耗反射损耗基本概念基本概念传输线的概念传输线的概念网优基础知识培训二 反射损耗示例反射损耗示例基本概念基本概念传输线的概念传输线的概念9.5 W80 ohms50 ohms朝前朝前: 10W返回返回: 0.5W这里的反射损耗为这里的反射损耗为 10log(10/0.5) = 13dBVSWR 是是反射损耗的另一种计量反射损耗的另一种计量网优基础知识培训二 在不匹配的情况下, ,馈线上同时存在入射波和反射波两者叠加，在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相减为最小，形成波节其它各点的振幅则介于波幅与波节之间这种合成波称为驻波反射波和入射波幅度之比叫作反射系数 反射波幅度反射波幅度 （Ｚ（Ｚ－Ｚ。

－Ｚ 反射系数反射系数ΓΓ＝＝───── ───── ＝＝────────────── 入射波幅度入射波幅度 （Ｚ（Ｚ＋Ｚ 驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比(VSWR)(VSWR) 驻波波腹电压幅度最大值Ｖ驻波波腹电压幅度最大值Ｖmax max （（1+Γ1+Γ）） 驻波系数Ｓ＝驻波系数Ｓ＝────────────────────────＝＝──────── 驻波波节电压辐度最小值Ｖ驻波波节电压辐度最小值Ｖmin min （（1-Γ1-Γ）） 终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系数越小，驻波系数越接近于终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系数越小，驻波系数越接近于１，匹配也就越好。

１，匹配也就越好 馈线和天线的电压驻波比馈线和天线的电压驻波比基本概念基本概念传输线的概念传输线的概念网优基础知识培训二 电源、负载和传输线，根据它们对地的关系，都可以分成平衡和不平衡两类若电源两端与地之间的电压大小相等，极性相反，就称为平衡电源，否则称为不平衡电源；与此相似，若负载两端或传输线两导体与地之间阻抗相同，则称为平衡负载或平衡（馈线）传输线，否则为不平衡负载或不平衡（馈线）传输线 在不平衡电源或不平衡负载之间应当用同轴电缆连接，在平衡电源与平衡负载之间应当用平行（馈线）传输线连接，这样才能有效地传输电磁能，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为了解决这个问题，通常在中间加装“平衡－不平衡”的转换装置，一般称为平衡变换器 平衡装置平衡装置基本概念基本概念传输的概念传输的概念网优基础知识培训二 又称“Ｕ”形平衡变换器，它用于不平衡馈线与平衡负载连接时的平衡变换，并有阻抗变换作用 移动通信系统中，采用的同轴电缆通常特性阻抗为5050欧，所以还必须采用适当间距的振子将折合式半波振子天线的阻抗调整到200200欧左右，才能实现最终与主馈线5050欧同轴电缆的阻抗匹配。

Λ/2RL/2RL/2 二分之一波长平衡变换器二分之一波长平衡变换器基本概念基本概念传输的概念传输的概念网优基础知识培训二1/4波长波长 利用四分之一波长短路传输线终端为高频开路的性质实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平衡- -不不平衡变换平衡变换 四分之一波长平衡四分之一波长平衡—不平衡变换器不平衡变换器基本概念基本概念传输的概念传输的概念网优基础知识培训二•￿￿￿频率范围界￿￿￿￿￿￿￿MHz￿￿820￿-￿890•￿￿￿频带宽度￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿MHz￿￿70•￿￿￿增益￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿dBi￿￿￿15•￿￿￿极化￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿Vertical•￿￿￿阻抗￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿50•￿￿￿反射损耗￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿dB￿￿￿￿>18•￿￿￿半功率(3dB)￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿方位￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿64￿°￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿俯仰￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿18￿°•￿￿10分贝￿(10dB)波束宽度￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿方位￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿120￿°￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿俯仰￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿30￿°•￿￿￿前后比￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿dB￿￿￿￿>30•￿￿￿俯仰上旁瓣抑制￿dB￿￿￿￿￿<￿-12•￿￿￿俯仰下旁瓣抑制￿dB￿￿￿￿￿<￿-14•￿￿￿下倾角(可调)￿￿￿￿￿2￿-￿10￿°基本概念基本概念天线的概念天线的概念 典典型型移移动动基基站站天天线线指指标标综综述述网优基础知识培训二 基本概念基本概念基站天馈系统基站天馈系统8防雷保护器防雷保护器主馈线（主馈线（7/8“））5馈线卡馈线卡6走线架走线架4接地装置接地装置3接头密封件接头密封件绝缘密封胶带，绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带绝缘胶带1天线调节支架天线调节支架GSM/CDMA板状天线板状天线抱杆（抱杆（ 50~114mm））2室外馈线室外馈线9室内超柔馈线室内超柔馈线7馈线过线窗馈线过线窗基站主设备基站主设备基站天馈系统示意图基站天馈系统示意图网优基础知识培训二 1、天线调节支架 用于调整天线的俯仰角度，范围为：0°~15 °； 2、室外跳线 用于天线与7/8〞主馈线之间的连接。

常用的跳线采用1/2 〞 馈线，长度一般为3米 3、接头密封件 用于室外跳线两端接头（与天线和主馈线相接）的密封常 用的材料有绝缘防水胶带（3M2228）和PVC绝缘胶带 4、接地装置（7/8〞馈线接地件 ） 主要是用来防雷和泄流，安装时与主馈线的外导体直接连接 在一起一般每根馈线装三套，分别装在馈线的上、中、下 部位，接地点方向必须顺着电流方向基本概念基本概念基站天馈系统基站天馈系统网优基础知识培训二 基本概念基本概念基站天馈系统基站天馈系统5、7/8〞馈线卡子 用于固定主馈线，在垂直方向，每间隔1.5米装一个，水平方向每间隔1米安装一个（在室内的主馈线部分，不需要安装卡子，一般用尼龙白扎带捆扎固定） 常用的7/8〞卡子有两种；双联和三联7/8〞双联卡子可固定两根馈线；三联卡子可固定三根馈线6 、走线架 用于布放主馈线、传输线、电源线及安装馈线卡子7 、馈线过窗器 主要用来穿过各类线缆，并可用来防止雨水、鸟类、鼠类灰尘进入。

8 、防雷保护器（避雷器） 主要用来防雷和泄流，装在主馈线与室内超柔跳线之间，其接地线穿过过线窗引出室外，与塔体相连或直接接入地网网优基础知识培训二基本概念基本概念基站天馈系统基站天馈系统9、室内超柔跳线 用于主馈线（经避雷器）与基站主设备之间的连接，常用的跳线采用1/2〞超柔馈线，长度一般为2~3米 由于各公司基站主设备的接口及接口的位置有所不同，因此室内超柔跳线与主设备连接的接头的规格亦有所不同，常用的接头有7/16DIN型、有N型有直头、亦有弯头10、尼龙黑扎带 主要有两个作用： 安装主馈线时，临时捆扎固定主馈线，待馈线卡子装好后， 再将尼龙扎带剪断去掉 在主馈线的拐弯处，由于不便使用馈线卡子，故用尼龙扎带 固定室外跳线亦用尼龙黑扎带捆扎固定11、尼龙白扎带 用于捆扎固定室内部分的主馈线及室内超柔跳线网优基础知识培训二￿￿￿￿￿￿￿根据我国国家标准GB9175-88“环境电磁波卫生标准”，将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级:￿￿￿￿￿￿￿一级标准为安全区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群，均不会受到任何有害影响的区域。

￿￿￿￿￿￿￿第二级标准为中间区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群可能引起潜在性不良反应的区域对于300MHz~300GHz的微波，￿￿￿￿￿￿￿一级标准为：（10 w/cm2），￿￿￿￿￿￿￿二级标准为：（40 w/cm2），￿￿￿￿￿￿￿因此，对于酒店及写字楼应按一级标准设计，对于商场、商贸中心，可按二级标准设计￿基本概念基本概念电磁安全标准电磁安全标准 电磁安全标准电磁安全标准网优基础知识培训二基本概念基本概念电磁安全标准电磁安全标准 电磁安全标准电磁安全标准 假设天线的假设天线的EIRP是是10dBm=10mw=10000 w按一级标按一级标准计算：允许的功率密度为准计算：允许的功率密度为10 w/cm2，那么能满足要求的最，那么能满足要求的最小距离为：小距离为： 10000 w/4  d2=795.77 /d2=10 w/ cm2 d2=79.577(cm2)  8.92 cm 即在距离天线下方即在距离天线下方9cm的地方可满足一级卫生标准的地方可满足一级卫生标准。

假设要求离天线假设要求离天线20cm处为安全区，则最大处为安全区，则最大EIRP为：为：4  d2=4 3.14 202=5024 cm2 EIRP=50240 w 50mw=17dBm 这就是我们要求室内分布系统这就是我们要求室内分布系统EIRP在在10~15dBm的原因 而对于商场、机场等非长期居住地区，可按二级标准衡而对于商场、机场等非长期居住地区，可按二级标准衡量，其量，其EIRP也不能超过也不能超过23dBm网优基础知识培训二基本概念基本概念电磁安全标准电磁安全标准 电磁安全标准电磁安全标准 在实际设计中，要将天线增益及载波总数一起考虑我们采在实际设计中，要将天线增益及载波总数一起考虑我们采用的吸顶天线为全向，增益为用的吸顶天线为全向，增益为2dBi，在，在PT=10dBm时，其一级安时，其一级安全距离为：全距离为：11.3cm，若采用，若采用90  7dBi天线，在天线正前方最大天线，在天线正前方最大功率处的一级安全距离为：功率处的一级安全距离为：20 cm，载波数多时，功率增大，安，载波数多时，功率增大，安全距离变小，所以天线应挂于人体触摸不到的地方为佳。

实际上，全距离变小，所以天线应挂于人体触摸不到的地方为佳实际上，我国的标准要求十分严格，美国及欧洲标准比我们宽松得多按我国的标准要求十分严格，美国及欧洲标准比我们宽松得多按照欧洲标准，在离天线照欧洲标准，在离天线1.3cm处已处于安全区，即天线的保护外处已处于安全区，即天线的保护外壳以外均能满足安全要求，因此，对适当设计的室内分布系统的壳以外均能满足安全要求，因此，对适当设计的室内分布系统的电磁安全问题不必多虑电磁安全问题不必多虑 欧洲、美国及我国标准的对比欧洲、美国及我国标准的对比 10  w/cm2 10 w/cm2 中国中国 1200 w/cm2 F/150=600 w/cm2 美国（美国（IEEE）） 900 w/cm2 F/200=450 w/cm2 欧洲（欧洲（CENELEC）） 1800MHz900 MHz国国 家家网优基础知识培训二基本概念基本概念总结总结 总结总结期待您的关注，下载文档可以自由编辑！。