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technology《移动通信技术》课程主讲教师刘俊移动通信技术专业教学资源库深圳信息职业技术学院电子与通信学院移动通信天线技术目

录天线的作用01天线工作原理02天线的极化03把把在在电电路路里里流流动动的的高高频频电电流流通通过过电电磁磁感感应应转转换换成成高高频频电电磁磁波波向向外外辐辐射射，，高高频频电电流流流流过过任任何何导导体体时时，，导导体体内内部部的的电电子子随随着着高高频频电电流流振振动动，，在在导导体体外外面面空空间间会会感感应应激激发发电电磁磁波波。。天天线线也也把把在在空空间间的的电电磁磁波波通通过过感感应应转转换换成成高高频频电电流流，，1.天线的作用发射天线：把传输线上的高频电信号转换为高频电磁波向外辐射接收天线：收集空中高频电磁波并转换为传输线上的高频电信号3EDITED

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LIUJUN天天线线是是电电波波的的换换能能器器件件，，用用以以发发射射和和接接收收电电波波导导线线中中有有交交变变电电流流时时，，可可以以形形成成电电磁磁波波辐辐射射，，辐辐射射能能力力与与导导线线的的长长短短和和形形状状有有关关

若若两两导导线线位位置置距距离离很很近近，，两两导导线线产产生生的的感感应应电电动动势势相相互互抵抵消消，，辐辐射射很很微微弱弱若若两两导导线线张张开开，，由由于于两两导导线线电电流流方方向向相相同同，，产产生生的的感感应应电电动动势势方方向向相相同同，，辐辐射射较较强强2.天线工作原理天线是电波的换能器件，用以发射和接收电波导线中有交变电流时，可以形成电磁波辐射，辐射能力与导线的长短和形状有关4EDITED

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LIUJUN由由传传输输线线理理论论可可知知，，当当导导体体长长度度为为1/4波波长长的的整整数数倍倍时时，，该该导导体体在在该该波波长长的的频频率率上上呈呈谐谐振振特特性性，，导导体体长长度度为为1/4波波长长为为串串联联谐谐振振特特性性，，导导体体长长度度为为1/2波波长长为为并并联联谐谐振振特特性性。。由由于于1/2波波长长的的振振子子比比1/4波波长长的的振振子子长长，，所所以以1/2波波长长振振子子的的辐辐射射比比1/4波波长长振振子子强强，，但但振振子子超超过过1/2波波长长虽虽然然辐辐射射继继续续加加强强，，但但由由于于超超过过1/2波波长长的的部部分分的的辐辐射射是是反反相相位位而而对对辐辐射射有有抵抵消消的的作作用用，，因因此此总总的的辐辐射射效效果果反反而而被被打打折折扣扣，，所所以以，，通通常常的的天天线线都都采采用用1/4波波长长或或1/2波波长长的的振振子子长长度度单单位位，，这这种种由由两两根根长长度度相相同同的的导导体体构构成成的的天天线线就就叫叫偶偶极极天天线线。。这这是是最最简简单单、、最最基基本本的的天天线线，，其其他他的的天天线线都都可可以以等等效效成成偶偶极极天天线线的的变变形形和和叠叠加加。。天线工作原理当导线长度远小于波长时，导线中电流很小，辐射很微弱当导线的长度增大到可以与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，形成较强的辐射通常将产生显著辐射的直导线称为振子5EDITED

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LIUJUN天线工作原理两臂长度相等的振子称为对称振子每臂长度为四分之一波长的振子称为半波振子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关

于 振子子6EDITED

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LIUJUN电电波波在在真真空空中中传传播播的的速速度度是是约约每每秒秒30万万公公里里的的光光速速，，但但在在不不同同的的介介质质中中有有不不同同的的传传播播速速度度，，波波长长也也不不同同，，因因而而，，在在不不同同的的介介质质中中，，天天线线的的振振子子长长度度可可以以缩缩小小，，例例如如在在空空气气中中的的缩缩短短系系数数是是0.98，，有有的的介介质质的的缩缩短短系系数数很很大大，，可可以以使使天天线线大大大大缩缩小小，，但但通通常常介介质质的的电电波波损损耗耗比比真真空空和和空空气气大大，，天天线线的的效效率率并并不不高高。。同同样样的的天天线线，，工工作作频频率率越越低低，，波波长长越越长长，，则则天天线线的的振振子子也也越越长长，，天天线线也也显显得得越越庞庞大大。。传播介质对天线长短的影响7EDITED

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LIUJUN电波在真空中传播的速度是约每秒30万公里的光速，但在不同的介质中有不同的传播速度，波长也不同在不同的介质中，天线的振子长度可以缩小，例如在空气中的缩短系数是0.98有的介质的缩短系数很大，可以使天线大大缩小，但通常介质的电波损耗比真空和空气大，天线的效率并不高电磁波在传播时其电场或磁场的方向是有固定的规律的，称为电波的极化。电波的电场方向和地面垂直，称为垂直极化波；电波的电场与地面平行，称为水平极化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。3.天线极化（Polarization）电磁波在传播时其电场或磁场的方向是有固定的规律的，称为电波的极化极化方向：天线辐射电磁场的电场方向8EDITED

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LIUJUN随随着着新新技技术术的的发发展展，，又又出出现现了了一一种种双双极极化化天天线线。。就就其其设设计计思思路路而而言言，，一一般般分分为为垂垂直直与与水水平平极极化化和和±45°极极化化两两种种方方式式，，性性能能上上一一般般后后者者优优于于前前者者，，因因此此目目前前大大部部分分采采用用的的是是±45°极极化化方方式式。。双双极极化化天天线线组组合合了了+45°和和-45°两两副副极极化化方方向向相相互互正正交交的的天天线线，，并并同同时时工工作作在在收收发发双双工工模模式式下下，，大大大大节节省省了了每每个个小小区区的的天天线线数数量量；；同同时时由由于于±45°为为正正交交极极化化，，有有效效保保证证了了分分集集接接收收的的良良好好效效果果。。（（其其极极化化分分集集增增益益约约为为5dB，，比比单单极极化化天天线线提提高高约约2dB。。））双极化天线两个天线为一个整体传输两个独立的波9EDITED

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LIUJUN极化天线实物10EDITED

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LIUJUN圆极化天线11EDITED

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LIUJUN产生的电磁波的电场方向是旋转的，称为椭圆极化天线若旋转过程中，电场的幅度保持不变，即称为圆极化天线向传播方向看去顺时针方向旋转，则称为右旋极化天线向传播方向看去逆时针旋转称为左旋极化天线电波的极化是由发射天线决定的，因此天线按其辐射电波的极化分为水平极化和垂直极化天线，根据天线收发互逆，接收时天线也必须采用与发射同种极化天线才能有最好的接收效果。极化损失12EDITED

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LIUJUN当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任意线极化波，或用线极化波天线接收任意圆极化波时，都要产生3dB的极化损失，损失一半能量极化隔离：当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时，接收天线也就完全接受不到来波的能量，此时，成为来波与接收天线极化是隔离的电波的极化是由发射天线决定的，因此天线按其辐射电波的极化分为水平极化和垂直极化天线，根据天线收发互逆，接收时天线也必须采用与发射同种极化天线才能有最好的接收效果。极化损失13EDITED

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LIUJUN当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任意线极化波，或用线极化波天线接收任意圆极化波时，都要产生3dB的极化损失，损失一半能量极化隔离：当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时，接收天线也就完全接受不到来波的能量，此时，成为来波与接收天线极化是隔离的电波的极化是由发射天线决定的，因此天线按其辐射电波的极化分为水平极化和垂直极化天线，根据天线收发互逆，接收时天线也必须采用与发射同种极化天线才能