天线的电特性参数

天线的基本参数1.1天线的基本参数从左侧的传输线的⾓度看，天线是⼀个阻抗（impedance）为Z的2终端电路单元（2-terminal circuit element），其中Z包含的电阻部分（resistive component）被称为辐射电阻（radiation resistance，R r）；从右侧的⾃由空间⾓度来看，天线的特征可以⽤辐射⽅向图（radiation pattern）或者包含场量的⽅向图。

R r不等于天线材料⾃⼰的电阻，⽽是天线、天线所处的环境（⽐如温度）和天线终端的综合结果。

影响辐射电阻R r的还包括天线温度（antenna temperature，T A）。

对于⽆损天线来说，天线温度T A和天线材料本⾝的温度⼀点都没有关系，⽽是与⾃由空间的温度有关。

确切地说，天线温度与其说是天线的固有属性，还不如说是⼀个取决于天线“看到”的区域的参数。

从这个⾓度看，⼀个接收天线可以被视作能遥感测温设备。

辐射电阻R r和天线温度T A都是标量。

另⼀⽅⾯，辐射⽅向图包括场变量或者功率变量（功率变量与场变量的平⽅成正⽐），这两个变量都是球体坐标θ和Φ的函数。

1.2天线的⽅向性（D，Directivity）和增益（G，Gain）D=4π/ΩA，其中ΩA是总波束范围（或者波束⽴体⾓）。

ΩA由主瓣范围（⽴体⾓）ΩM+副瓣范围（⽴体⾓）Ωm。

如果是各向同性的（isotropic）天线，则ΩA=4π，因此D=1。

各向同性天线具有最低的⽅向性，所有实际的天线的⽅向性都⼤于1。

如果⼀个天线只对上半空间辐射，则其波束范围ΩA=2π，因此D=4π/2π=2=3.01dBi。

简单短偶极⼦具有波束范围ΩA=2.67πsr，和定向性D=1.5（1.76dBi）。

如果⼀个天线的主瓣在θ平⾯和Φ平⾯的半功率波束宽度HPBW都是20度，则D=4πsr/ΩA sr=41000 deg2/(20 deg)*(20 deg)≈103≈20dBi(dB over isotropic)。

一、天线的几个重要参数介绍1.天线的输入阻抗天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。

天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。

天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。

匹配的优劣一般用四个参数来衡量，即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个纯出于习惯。

在我们日常维护中，用的较多的是驻波比和回波损耗。

驻波比：它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。

驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。

在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1.5。

回波损耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。

回波损耗的值在0dB的到无穷大之间，回波损耗越大表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。

0表示全反射，无穷大表示完全匹配。

在移动通信系统中，一般要求回波损耗大于14dB。

2.天线的极化方式所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。

当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。

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。

另外，随着新技术的发展，最近又出现了一种双极化天线。

就其设计思路而言，一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因此目前大部分采用的是±45°极化方式。

双极化天线组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天线数量；同时由于±45°为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果。

铁路通信工技能考试：无线列调通信工考试答案1、填空题《铁路通信维护规则》规定，高频漏泄同轴电缆内外导体间绝缘电阻应大于（）。

正确答案：1000MΩ•km2、填空题机车台同频单工发射频率为（），接收频率f4（江南博哥）。

正确答案：f43、填空题在场强测量中，测量的是（）。

正确答案：电场强度4、填空题隧道内机车司机与运转车长的通信是通过车站（）完成的。

正确答案：转信5、问答题机车电台呼叫距离近的原因是什么？正确答案：一是电台功率小，二是电台天馈线接触不好或断线。

6、填空题互控式中继台的供电方式采用由相邻车站台经区间（）进行远端供电的模式。

正确答案：通信电缆芯线7、单选通用型机车台主控电缆一般长度是（）m。

A.8B.15C.20D.30正确答案：A8、问答题天线的电气特性参数有哪些？正确答案：天线的电气特性参数主要包括：方向性系数、增益系数、辐射电阻和天线的有效长度。

9、填空题移动通信就是用以实现固定点和（）之间或移动体与移动体之间的信息交换。

正确答案：移动体10、填空题在站内进行施工、维修、巡检等作业时，严禁（）避车。

正确答案：穿越来车线11、填空题陶瓷滤波器属于（）滤波器。

正确答案：带通12、填空题实际工作频率偏离标称频率的程度称之为（）。

正确答案：频偏13、单选通用型型机车台无线信道呼叫控制信号中，司机同频单工呼叫司机呼叫信号频率为（）。

A.114.8HzB.131.8HzC.123HzD.415.0Hz正确答案：A14、问答题什么叫机车台的追踪接收？正确答案：“大三角”通信中，调度与司机建立通信通信后，机车台采取发导音频的方式，依次启动车站台转信功能，从而实现调度与司机间的不间断通话，这就是机车台的追踪接收。

15、问答题无线通信维修工作的基本任务是什么？正确答案：线通信维修工作的基本任务是以全面质量管理为指导思想，坚持以预防为主，强度与性能并重，改进维修方式，推广先进维修经验，科学合理地组织维修工作，不断提高通信质量和管理水平。

天线的主要性能指标1、方向图：天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。

以发射天线为例，从不同角度方向辐射出去的功率或场强形成的图形。

一般地，用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图，分为水平面方向图和垂直面方向图。

平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图；垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图。

描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度，在天线辐射功率分布在主瓣最大值的两侧，功率强度下降到最大值的一半（场强下降到最大值的0.707倍，3dB衰耗）的两个方向的夹角，表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度。

一般地，GSM定向基站水平面半功率波瓣宽度为65°，在120°的小区边沿，天线辐射功率要比最大辐射方向上低9-10dB。

2、方向性参数不同的天线有不同的方向图，为表示它们集中辐射的程度，方向图的尖锐程度，我们引入方向性参数。

理想的点源天线辐射没有方向性，在各方向上辐射强度相等，方向是个球体。

我们以理想的点源天线作为标准与实际天线进行比较，在相同的辐射功率某天线产生于某点的电场强度平方E2与理想的点源天线在同一点产生的电场强度的平方E02的比值称为该点的方向性参数D=E2/E02。

3、天线增益增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数，但两者又不尽相同。

增益是在同一输出功率条件下加以讨论的，方向性系数是在同一辐射功率条件下加以讨论的。

由于天线各方向的辐射强度并不相等，天线的方向性系数和增益随着观察点的不同而变化，但其变化趋势是一致的。

一般地，在实际应用中，取最大辐射方向的方向性系数和增益作为天线的方向性系数和增益。

另外，表征天线增益的参数有dBd和dBi。

DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。

相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。

4、入阻输入阻抗输抗是指天线在工作频段的高频阻抗，即馈电点的高频电压与高频电流的比值，可用矢量网络测试分析仪测量，其直流阻抗为0Ω。

1.1天线的基本参数从左侧的传输线的角度看，天线是一个阻抗（impedance）为Z的2终端电路单元（2-terminal circuit element），其中Z包含的电阻部分（resistive component）被称为辐射电阻（radiation resistance，R r）；从右侧的自由空间角度来看，天线的特征可以用辐射方向图（radiation pattern）或者包含场量的方向图。

R r不等于天线材料自己的电阻，而是天线、天线所处的环境（比如温度）和天线终端的综合结果。

影响辐射电阻R r的还包括天线温度（antenna temperature，T A）。

对于无损天线来说，天线温度T A和天线材料本身的温度一点都没有关系，而是与自由空间的温度有关。

确切地说，天线温度与其说是天线的固有属性，还不如说是一个取决于天线“看到”的区域的参数。

从这个角度看，一个接收天线可以被视作能遥感测温设备。

辐射电阻R r和天线温度T A都是标量。

另一方面，辐射方向图包括场变量或者功率变量（功率变量与场变量的平方成正比），这两个变量都是球体坐标θ和Φ的函数。

1.2天线的方向性（D，Directivity）和增益（G，Gain）D=4π/ΩA，其中ΩA是总波束范围（或者波束立体角）。

ΩA由主瓣范围（立体角）ΩM+副瓣范围（立体角）Ωm。

如果是各向同性的（isotropic）天线，则ΩA=4π，因此D=1。

各向同性天线具有最低的方向性，所有实际的天线的方向性都大于1。

如果一个天线只对上半空间辐射，则其波束范围ΩA=2π，因此D=4π/2π=2=3.01dBi。

简单短偶极子具有波束范围ΩA=2.67πsr，和定向性D=1.5（1.76dBi）。

如果一个天线的主瓣在θ平面和Φ平面的半功率波束宽度HPBW都是20度，则D=4πsr/ΩA sr=41000 deg2/(20 deg)*(20 deg) ≈103≈20dBi(dB over isotropic)。

天线的主要参数天线是一种电子设备，用来接收或发射无线电波信号。

它是通信系统的重要组成部分，用于传输和接收无线信号。

天线的主要参数包括增益、频率范围、方向性、带宽、阻抗匹配、极化方式等。

本文将对这些主要参数进行详细介绍。

一、增益天线的增益是指天线辐射或接收信号的能力。

增益越高，天线的辐射或接收能力就越强。

增益通常用分贝（dB）来表示。

天线的增益与其尺寸、形状、辐射模式等因素密切相关。

二、频率范围天线的频率范围是指天线能够工作的频率范围。

不同的天线适用于不同的频率范围。

例如，对于无线电通信系统，常见的频率范围包括2.4GHz、5GHz等。

三、方向性天线的方向性是指天线在空间中辐射或接收信号的特性。

方向性可以分为全向性和定向性。

全向性天线可以在360度范围内辐射或接收信号，而定向性天线只能在特定方向上进行辐射或接收。

定向性天线通常具有较高的增益。

四、带宽天线的带宽是指天线能够工作的频率范围。

带宽越大，天线在不同频率下的性能就越好。

带宽通常用百分比表示。

五、阻抗匹配天线的阻抗匹配是指天线的输入端阻抗与传输线或无线电设备的输出阻抗之间的匹配程度。

阻抗匹配对于天线和设备之间的信号传输非常重要。

如果阻抗不匹配，就会导致信号反射和损耗。

六、极化方式天线的极化方式是指天线辐射或接收信号时电磁波的振动方向。

常见的极化方式包括垂直极化、水平极化和圆极化。

不同的应用场景需要不同的极化方式。

七、天线类型根据不同的应用需求和工作频率，天线可以分为各种类型，包括定向天线、全向天线、扇形天线、饼状天线、螺旋天线等。

不同类型的天线具有不同的特点和适用范围。

八、天线材料天线的性能和特性与其材料密切相关。

常见的天线材料包括金属、塑料、陶瓷等。

不同的材料具有不同的电磁特性，影响天线的性能。

九、天线设计天线的设计是为了满足特定的应用需求和性能要求。

天线设计需要考虑到天线的形状、尺寸、材料、辐射模式等因素，以达到最佳的性能。

天线的主要参数包括增益、频率范围、方向性、带宽、阻抗匹配、极化方式等。

天线有五个基本参数：方向性系数、天线效率、增益系数、辐射电阻和天线有效高度。

这些参数是衡量天线质量好坏的重要指标。

【天线的方向性】是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。

它的这种能力可采用方向图，方向图主瓣的宽度，方向性系数等参数进行描述。

所以方向性是衡量天线优劣的重要因素之一。

天线有了方向性，就能在某种程度上相当于提高发射机或接收机的效率，并使之具有一定的保密性和抗干扰性。

【方向性图】方向性图是表示天线方向性的特性曲线，即天线在各个方向上所具有的发射或接收电磁波能力的图形。

实用天线处在三度几何空间中，所以，它的方向性图应该是个立体图。

在这个立体图中，由于所取的截面不同而有不同的方向性图。

最常用的是水平面内的方向性图（即和大地平行的平面内的方向性图）和垂直面内的方向性图（即垂直于大地的平面内的方向性图）。

有的专业书籍上也称赤道面方向性图或子午面方向性图。

【波瓣宽度】有时也称波束宽度。

系指方向性图的主瓣宽度。

一般是指半功率波瓣宽度。

当L/λ数值不同时，其波瓣宽度也不同。

L/λ比值增加时，方向图越尖锐，但当（L/λ）＞0.5时，除了与振子轴垂直的方向有最大的主瓣外，还可能出现付瓣。

因此，波瓣宽度越小，其方向性越强，保密性也强，干扰邻台的可能性小。

所以，对于超短波，微波等所用的天线，登记主瓣宽度这一指标，是十分重要的。

【方向性系数】方向性系数是用来表示天线向某一个方向集中辐射电磁波程度（即方向性图的尖锐程度）的一个参数。

为了确定定向天线的方向性系数，通常以理想的非定向天线作为比较的标准。

任一定向天线的方向性系数是指在接收点产生相等电场强度的条件下，非定向天线的总辐射功率对该定向天线的总辐射功率之比。

按照上面的定义，由于定向天线在各个方向上的辐射强度不等，故天线的方向性系数也随着观察点的位置而不同，在辐射电场最大的方向，方向性系数也最大。

通常如果不特别指出，就以最大辐射方向的方向性系数作为定向天线的方向性系数。

方向图 天线效率 极化特性 频带宽度 输入阻抗《微波技术与天线》：通常它取方向图主瓣两个半功率12半功率波瓣宽度2θ5.0(side lobe level)电平最高的第一旁瓣电平，一般以分贝表示。

电平最高的第一旁瓣电平一般以分贝表示(front-to-back ratio)：是指最大辐射方电平与其相反方向通常以分贝数表示。

讨论∫∫=ππϕθθϕθπ2002d d sin ),(4F D 要使天线的方向系数大，不仅要求主瓣窄，而且要求全空间的旁瓣电平小。

《微波技术与天线》若以各向同性源贝表示为Z Z −假设天线的输入阻抗为Z in ，用特性阻抗为Z 0的传输线将天线连接到信号源上，天线输入端反射系数为00Z Z in in +=ΓΓ−Γ+=11VSWR 天线的输入阻抗对频率的变化往往十分敏感，当天线工作频率偏离 其电压驻波比为阻抗带宽回波损耗heinhem有效长度是把天线在最大辐射方向上的场强和电流联系有效长度愈长，表明天线的辐射能力愈强。

m天线远区的电场和磁场及归一化方向函数； 画出其E平面方向图，并求其半功率波瓣宽度 坡印廷矢量辐射电阻归于输入电流的有效长度。

θθcos )cos 2(2122z r rz z r r −≈−+=′≈11r r ′磁场分别为θcos )cos kh kh −θE H =天线的辐射电场、磁场分别为θsin πϕ120代入上式得半波振子天线的辐射电场、磁场分()θθπcos cos ⎛()θF r kr j e −θθsin 2)(⎜⎝=F 其中，半波振子的E 平面方向图1i 2cos cos =⎟⎠⎞⎜⎝⎛θπ2sin θo=令7825.0θ得半功率波瓣宽度本节主要内容天线的接收电动势天线的等效电路有效接收面积等效噪声温度接收天线的方向性《微波技术与天线》动势e=-E d z 。

z 在入射场的作用下，接收天线上的电流分布为I (z )，并假设电流初相为零，则接收天线吸收的功率为dP=-eI (z )。