射频工程培训技巧

1、1射频工程培训讲义射频工程培训讲义2培训目标培训目标通过本课程的学习,希望大家能够掌握:3讲义提纲讲义提纲 第一部分 无线电波的基本知识 第二部分 天线的相关基本知识 第三部分 无源器件的基本知识4第一部分第一部分无线电波的基本知识无线电波的基本知识 广义上的电磁波电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。 电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。 人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780纳米之间，称为可见光。只要是

2、本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。5678 无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电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。传播方向。910 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定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。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

3、就称它为垂直极化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，则称它为水波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波平极化波。 11无线通信使用的电磁波的频率范围和波段12频段名称频率范围波段名称波长范围特高频（UHF）3003000MHz分米波10.1m（110-1m）超高频（SHF）330GHz厘米波101cm（10-110-2m）极高频（EHF）30300GHz毫米波101mm（10-210-3m）至高频（THF）3003000GHz微波亚毫米波10.1mm（10-310-4m）光波310-3310-5mm（310-6310-8m）由于种种原因，在

4、一些欧、美、日等西方国家常常把部分微波波段分为L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段（或称子波段)13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（衍射）绕射（衍射）波在传播时，若被一个大小接近于或小于波长的物体阻挡，就绕过这个物体，继续进行。散射散射散射就是由于介质中存在的微小粒子（异质体）或者分子对电磁波的作用，使电磁波偏离原来的传播方向而向四周传播的现象。 144132图示：直射波 反射波 绕射（衍射）波15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

5、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16 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： Lbs32.45+20lgD(km)+20lgf(MHz) (5) - 准平滑地形市区路

6、径传播衰耗中值： LttLbs+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17 该关系可用式 / 表示， 其中： 为速度，单位为m/s； 为频率，单位为Hz； 为波长，单位为m。 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。 波长波长18 无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。目前GSM和CDMA移动通信使用的频段都属于UHF（特高频）超短波段

7、，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，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传播区域习惯上称为“照明区”。在直视距离内超短波接收装置才能稳定地接收信号。19多径效应多径效应移动通信中无线电波在传播过程中会遇到各种各样的建筑物、树木、移动通信中无线电波在传播过程中会遇到各种各样的建筑物、树木、植被以及起伏的地形，会引起电波的反射、散射和绕射等。植被以及起伏的地形，会引起电波的反射、散射和绕射等。20阴影效应阴影效应 有大型建筑物和其他物体的阻挡而

8、在传播接收区域上形成半盲区有大型建筑物和其他物体的阻挡而在传播接收区域上形成半盲区的现象。的现象。电波在传播途径上遇到障碍物时，总是力图绕过障碍物，再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大建筑物后面会形成所谓的“阴影区阴影区”。信号质量受到影响的程度不。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。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米，在距建筑物米处

9、接收的信号质量几乎不受影响，但在距建筑物米处，接收信号场强将比无高搂时明显减弱。这时，如果接收的是兆赫的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱分贝，当接收兆赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱分贝。如果建筑物的高度增加到米时，则在距建筑物米以内，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、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。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

10、播可能产生的各种不利因素，并努力加以避免。射传播可能产生的各种不利因素，并努力加以避免。 21远近效应远近效应 由于接收用户的随机移动性，移动用户与基站见的距离也是随即由于接收用户的随机移动性，移动用户与基站见的距离也是随即的变化。若各移动用户发射功率一样，那么到达基站的信号强弱会有的变化。若各移动用户发射功率一样，那么到达基站的信号强弱会有不同，离基站近信号强，离基站远信号弱。不同，离基站近信号强，离基站远信号弱。 通信系统的非线性则进一步加重了这种情况，出现强者更强、弱通信系统的非线性则进一步加重了这种情况，出现强者更强、弱者更弱和以强压弱的现象，通常称这类现象为远近效应。者更弱和以强压弱

11、的现象，通常称这类现象为远近效应。PowerfPowerf22多普勒效应多普勒效应由于接收的移动用户高速运动而引起传播速率的扩散而引起的，其扩由于接收的移动用户高速运动而引起传播速率的扩散而引起的，其扩散程度与用户运动的速度成正比。散程度与用户运动的速度成正比。23电磁波的绕射传播 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。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形成所谓的“阴影区阴影区”。信号质量受到影响的程度不仅

12、和接收天线距建筑。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。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米，在距建筑物米处接收的信号质量几乎不受影响，但在距建筑物米处，接收信号场强将比无高搂时明显减弱。这时，如果接收的是兆赫的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱分贝，当接收兆赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱分贝。如果建筑物的高度增加到米时，则在距建筑物米以内，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。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，

13、建筑物越矮、越远，影响越小。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。可能产生的各种不利因素，并努力加以避免。2425第二部分第二部分天线的基本相关知识天线的基本相关知识26B B l la ah h blahb l a hblah 把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间间. 收集无线电波并产生电信号收集无线电波并产生电信号27 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

14、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。28 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。

15、29 同轴线变化为天线同轴线变化为天线30 天线可视为一个四端网络31 两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分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。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。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32 半波振子上的场分布半波振子上的场分布33垂直极化垂直极化水平极化水平极

16、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辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向34V/H (垂直垂直/水平水平)倾斜倾斜 (+/- 45) 传输两个独立的波，两个天线为一个整体。传输两个独立的波，两个天线为一个整体。双极化天线35 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。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

17、时针方化波。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。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

18、如：当极化方向不一致时，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，都要产生分贝的极化损失，即只能接收到来波的一半能量。时，都要产生分贝的极化损失，即只能接收到来波的一半能量。圆极化波36 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，都要产生分贝的极

19、化损失，或用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生分贝的极化损失， 即只能接收到来波的一半能量；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。收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。 37 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

20、隔离为10log(1000mW/1mW) = 30dB38 天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。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。射或接收电磁波的能力。 39 天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方天线辐射电磁波是有

21、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。向图中的水平波束宽度及垂直波束宽度。 40顶视顶视侧视侧

22、视 在地平面上，为了把信号集中到所需要的地方，要在地平面上，为了把信号集中到所需要的地方，要 求把求把“面包圈面包圈” ” 压成扁平的压成扁平的 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。4160 (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42下旁瓣抑制下旁瓣抑制上旁瓣抑制上旁瓣抑制4344垂直方向图垂直方向图45 无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一

23、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。小，据此可定义天线的频率带宽。 有几种不同的定义：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。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是当天线的

24、输入驻波比1.51.5时，天线的工作带宽。时，天线的工作带宽。46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，仍然是可以接受天线工作频带内，天线性能下降不多，仍然是可以接受的。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820MHz47电性能参数电性

25、能参数Electrical properties48天线驻波比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：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AZiABZinTZcUmaxUUmin49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、VSWR1，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

26、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。 50 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： VSRW=3.0VSRW=3.0时时，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)； VSWR=1.5VSWR=1.5时时，天线反射4%的功率（0.17dB），馈线新增损耗0.

27、19dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失8%(0.36dB)； VSWR=1.4VSWR=1.4时时，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)； VSWR=1.3VSWR=1.3时时，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与与VSWR=1.5VSWR=1.5相比相比，功率损失仅减少了功率损失仅减少了0.23dB0.23dB，这在移动通信的衰落传播中，影响基本

28、可以忽略影响基本可以忽略。然而天线的制造成本却高得多。 51 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。G（ 、 ）=4 U（ 、 ）/PA 单位：单位：dBi52一个单一对称振子具有面包一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射圈形的方向图辐射一个各向同性的辐射器在所一个各向同性的辐射器在所有方向具有相同的辐射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

29、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 53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组阵能够控制辐射能构成“扁平的面包圈”对称振子54 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

30、。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，反反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线。射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线。定向天线55 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电流之比，

31、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。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。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（中间对称馈电的半波长导线，其输入阻抗为（73.173.142.542.5）欧）欧姆。当把振子长度缩短时，就可以消除其中的电抗分姆。当把振子长度缩短时，就可以消除其中的电抗分

32、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（标称欧（标称7575欧）。欧）。 而全长约为一个波长，且折合弯成形管形状由中间对称馈而全长约为一个波长，且折合弯成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，即阻抗为基本半波振子输入阻抗的四倍，即292292欧（标称欧（标称300300欧）。欧）。56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

33、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，前后瓣最大值之比称为前后比。它大，天方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比。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，线定向接收性能就好。基本半波振子天线的前后比为，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。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。前向功率前向功率反向功率反向功率57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

34、度15 (eg)PeakPeak - 3dBPeak - 3dB32 (eg)PeakPeak - 10dBPeak - 10dB俯仰面即垂直面方向图 在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在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。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图，其余的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。好，抗干扰能力越强。58水平波瓣3dB宽度定向天线：65/90/105/120 全向天线

35、：3605960 全向天线增益与垂直波瓣宽全向天线增益与垂直波瓣宽度度61 9dBd 9dBd全向天线全向天线62下副瓣抑制 (dB)上副瓣抑制 (dB)问题问题: 旁瓣抑制与零点填充有什么好处旁瓣抑制与零点填充有什么好处?6364 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10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。 656 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6667 天线波束下倾的作用天线波束下倾的作用 控制覆盖 减小交调 电下倾的实现方式电

36、下倾的实现方式 右图6869天线辐射的水平波束宽度决定了天线辐射的电磁波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。天线垂直波束宽度决定了传输距离及纵向覆盖。70710。、rFZD 由抛物反射面的几何关由抛物反射面的几何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r24F(FZ) 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 与 是 与 Z 轴 的 夹 角 。轴 的 夹 角 。反射面的半张角反射面的半张

37、角 0 0与与F/DF/D的的关系为：关系为：DFTan41210 抛物面天线的简单几何关系抛物面天线的简单几何关系72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。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。天线由一次（主）反射面和二次（副）反射面组成。几种常用的反射面天线73 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

38、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增益就高，但同时天线的旁瓣也高，抗干扰性能就差。通常情天线增益就高，但同时天线的旁瓣也高，抗干扰性能就差。通常情况下，馈源照射呈钟形分布。考虑增益和旁瓣要求，在反射面边缘况下，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平一般取的照射电平一般取-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：式近似计算： 增益增益 主

39、瓣宽度主瓣宽度2DG度D705 .0抛物面天线的增益与瓣宽74 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 32.2dB33.3dB，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