【资料名称】：天线基本资料

【资料作者】：天线基本资料

【资料日期】：2003

【资料语言】：中文

【资料格式】：DOC

【资料目录和简介】：

2.天线的基本特性
2.1.增益
天线通常是无源器件，它并不放大电磁信号，天线的增益是将天线辐射电磁波进行聚束以后比起理想的参考天线，在输入功率相同条件下，在同一点上接收功率的比值，显然增益与天线的方向图有关。方向图中主波束越窄，副瓣尾瓣越小，增益就越高。可以看出高的增益是以减小天线波束的照射范围为代价的。
dBi与dBd的定义
dBi : 用点源天线( i )作为标准天线计算出的天线增益
G(dBi)=10lgGi
dBd: 用半波振子天线(d)作为标准天线计算出的天线增益
G(dBd)=10lgGd
dBi与dBd的关系
Gd=Gi-2.15 (dBd )













增益指标








2.2.波瓣宽度
方位角 (如水平面) 图






仰角(如垂直面) 图





旁瓣















2.3.下倾角
下倾角使天线波束指向地面





















2.4.前后比
前后比是指扇形天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比

















2.5.阻抗
阻抗是电磁能量通过介质的一个特性
阻抗的单位为欧姆(W)





















2.6.回波损耗
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。
驻波比的产生，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。
A、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；
B、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；
C、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。但是，现代发射机输出功率允许在一定失配情况下如（VSWR＜1.7或2.0）达到额定功率。
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，见下表。

VSWR
反射功率百分比增大馈线损耗(dB)
（50米馈线加跳线约2.5dB自然损耗）与完全匹配(VSWR=1)相比
减小的辐射功率(dB)减小辐射功率百分比
3.06.025%(1.25dB)0.92.1540%
2.09.511%(0.5dB)0.360.8618%
1.811.08%(0.36dB)0.310.6714%
1.514.04%(0.17dB)0.190.368%
1.415.52.8%(0.12dB)0.090.214.7%
1.317.51.7%(0.07dB)0.060.132.9%
1.221.00.8%(0.03dB)0.040.071.1%
从上表可以看出：
A、VSRW=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)；
B、VSWR=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)；
C、VSWR=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)；
D、VSWR=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=1.3与VSWR=1.5相比，功率损失仅减少了0.23dB，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。
不要盲目一味追求低的驻波比！





2.7.隔离度
隔离度是某一极化接收到的另一极化信号的比例
对于±45o双极化基站天线：
+45 o和-45 o天线可能同时处于Tx/Rx状态，为避免一付天线在Tx状态对另一付天线的Rx状态产生干扰，相互之间具有隔离度的要求。










隔离度指标
对于双频的±45 o双极化基站天线：
如:GSM900/1800波段，不同天线之间的隔度要求：
900 ~ -9001800 ~ -1800
900 ~ 1800900 ~ -1800
-900 ~ -1800-900 ~ 1800
2.8.极化
天线辐射电磁波中电场的方向就是天线的极化方向。由于电磁波在自由空间传播时电场的取向有垂直线极化的水平线极化的圆极化的……等，因而天线也就相应的垂直线极化的天线水平线极化的天线……。














双极化天线，它是在一副天线罩下水平线极化与垂直线极化两副天线做在一起的天线










2.9.交调
在多载波T/R双工系统中必需重点考虑充分了解其非线性特点
















2.10.天线参数在无线组网中的作用
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。
2.11.通信方程式

式中：Pr(dBm)表示覆盖范围内手机接收的辐射功率；
PT(dBm)表示基站辐射的功率；
S表示手机距基站的距离；
λmin表示基站工作的最短波长；
GT(dBi)表示基站天线的增益；
Gr(dBi)表示手机天线的增益；
Lo(dBi)表示传播中的其它损耗（含馈线损耗）。
例：在自由空间中GSM网中：
基站塔高40米发射功率PT = 43dBm (20W)
基站用天线GT = 15dBi垂直波束宽度θ3dB = 18o
手机持有者高h z = 1.5米手机天线增益Gr = 1.5dBi
最短波长λmin = 0.313米
如果天线下倾角为0度，计算出覆盖区内的功率分布为：











当S=2000米时，手机天线与主波束的夹角θ’ = arctg(40/2000) = 1.1o，可认为手机天线处于主波束宽度内，可算出：手机天线处照射的功率为：
Pr = -38.5dBm – Lo
理想条件下Lo≈0，则手机信号Pr (dBm)＞-70 dBm，即信号很好。
当S = S’时，手机天线与主波束夹角θ’正处于天线波束零点，此时手机天线处照射功率为0。同样当手机处于S = S’’时，也收不到信号，这就是所谓塔下“黑”现象。