学习情境8天馈单元的结构与应用.PDFVIP

学习情境8 天馈单元的结构与应用 移动通信系统是有线与无线的综合体，它是移动网 络在其覆盖范围内，通过空中接口（无线）将移动台与 基站联系起来，并进而与移动交换机相联系（有线）的 复合体。而在移动通信系统中，空间无线信号的发射和 接受都是依靠天线来实现的。因此，天线对于移动通信 网络来说，有着举足轻重的作用，如果天线的选择 （类 型、位置）不好，或者天线的参数设置不当，都会直接 影响整个移动通信网络的运行质量。 天线与馈线连接示意图 8.1 天线结构与应用 8.1.1 天线的基本概念 1．天线的作用 天线是发射机发射无线电波和接收机接收无线电 波的装置，发射天线将传输线中的高频电磁能转 换为 自由空间的电磁波，接收天线将 自由空间的 电磁波转换为高频电磁能。因此，天线是换能装 置，具有互易性。天线性能将直接影响无线网络 的性能。 2．天线辐射电磁波的基本原理 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。当两导线的距离 很近、电流方向相反时，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。 天线辐射电磁波原理图 通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。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 的称为半波振子；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。实际天线是由 一个或多个振子叠放组成的。  1/4波长 1/2波长 1/4波长  对称振子  3．天线的极化 (1)电磁波的极化 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 电磁波的极化方向 垂直极化波 水平极化波 (2)天线的极化 天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向。 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；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。 垂直极化 水平极化 (3)双极化天线 两个天线为一个整体，分别传输两个独立的波。两 附天线的振子相互呈垂直排列。双极化天线减少了天线 的数 目，施工和维护更加简单。 8.1.2 天线的性能参数 表征天线性能的主要参数包括电性能参数和机械性 能参数。 电性能参数有工作频段、输入阻抗、驻波比、极化 方式、增益、方向图、水平垂直波束宽度、下倾角、前 后比、旁瓣抑制与零点填充、功率容量、三阶互调、天 线口隔离。 机械参数有尺寸、重量、天线罩材料、外观颜色、 工作温度、存储温度、风载、迎风面积、接头型式、包 装尺寸、天线抱杆、防雷。 1.天线方向性 发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐 射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。 垂 直放置的半波对称振子具有平放的 “面包圈” 形的立体方向图 （图3a）。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，图3 b 与图3 c 给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平 面上的方向性。从图3 b 可以看出，在振子的轴线方