第三章 天线的性能参数
- 格式:ppt
- 大小:1.55 MB
- 文档页数:178
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,方向图的锋利程度,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拟,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。
天线的主要参数一、引言天线是无线通信系统中至关重要的组成部分,它负责将无线信号转换成电磁波并进行传输。
天线的性能直接影响到通信系统的覆盖范围、传输质量和容量等方面。
本文将探讨天线的主要参数,包括增益、方向性、频率响应、带宽、极化和效率等。
二、增益增益是衡量天线辐射功率相对于理想点源天线的能力的参数。
增益越高,天线辐射的功率越大,覆盖范围也就越广。
增益的单位通常用dBi(dB相对于理想点源天线)来表示。
天线的增益受到天线结构、天线尺寸和工作频率等因素的影响。
三、方向性方向性是指天线在空间中辐射或接收电磁波的能力。
天线的方向性可以分为全向性和定向性两种。
全向性天线可以在水平方向上均匀地辐射或接收信号,适用于需要覆盖全方向的应用场景。
定向性天线则可以将信号主要辐射或接收到某个特定方向,适用于需要特定方向性的应用场景。
四、频率响应频率响应是指天线在不同频率下的辐射或接收能力。
天线的频率响应通常以辐射图或接收图的形式呈现,用于描述天线在不同频段下的辐射或接收特性。
频率响应对于天线的设计和使用非常重要,不同频率下的天线性能差异可能导致通信系统的不稳定性或性能下降。
五、带宽带宽是指天线能够工作的频率范围。
天线的带宽决定了它在不同频段下的适用性。
带宽越宽,天线在不同频段下的性能越稳定。
带宽可以通过调整天线结构和参数来进行优化,以满足不同频段的需求。
六、极化极化是指天线辐射或接收电磁波时电场或磁场的振动方向。
常见的极化方式包括水平极化、垂直极化和圆极化等。
天线的极化方式需要与通信系统中其他设备的极化方式相匹配,以确保信号的传输效果。
七、效率效率是指天线将输入的电能转换成辐射电磁波的能力。
天线的效率越高,输入的电能转换成辐射电磁波的比例就越大,系统的传输效率也就越高。
天线的效率受到天线结构、材料和工作频率等因素的影响。
八、总结天线的主要参数包括增益、方向性、频率响应、带宽、极化和效率等。
这些参数直接影响到天线的性能和应用范围。
天线性能的主要参数有方向图,增益,输入阻抗,驻波比,极化方式等。
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。
一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω。
xx: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,但实际应用中VSWR应小于1.2。
过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大,影响基站的服务性能。
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。
天线主要性能指标和相关知识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。
天线的主要性能指标天线是无线通信系统中的重要组成部分,它的性能直接影响到通信系统的稳定性、可靠性和性能。
天线的主要性能指标可以分为以下几个方面。
1.频率范围:天线的频率范围是指天线能够工作的频率范围。
不同的无线通信系统需要不同的频率范围,因此天线的频率范围应该能够覆盖所需的频率范围。
2.增益:天线的增益是指天线在特定方向上相对于理想同轴电缆天线的功率增加量。
增益越高,天线的接收和发射效果就越好。
增益与天线的指向性有关,指向性越高,增益越高。
3.方向性:天线的方向性是指天线在空间范围内辐射和接收电磁信号的特性。
天线的方向性可以通过天线的辐射图来表示,主要包括主瓣方向和边瓣。
4.波束宽度:波束宽度是指天线主瓣的宽度,也可以理解为天线对信号的接收和发送的方向选择性。
波束宽度越小,方向选择性越好,但覆盖范围也会减小。
5.阻抗匹配:天线的阻抗匹配是指天线的输入阻抗与馈线的阻抗保持一致。
阻抗匹配不好会导致信号的反射和损耗,影响信号的传输质量。
6.驻波比:驻波比是指天线输入端口处的反射波和传输波之比。
驻波比越小,说明天线的阻抗匹配越好,信号的传输质量越好。
7.前后比:前后比是指天线在其中一方向上的辐射功率与在反方向上的辐射功率之比。
前后比越大,说明天线的方向性越好,信号的传输干扰越小。
8.极化方式:天线的极化方式有垂直极化、水平极化、圆极化等。
天线的极化方式应与无线通信系统的极化方式一致,以保证信号的传输效果。
9.环境适应性:天线的环境适应性是指天线在不同的环境条件下的性能表现。
例如,天线在恶劣天气条件下的性能是否稳定,是否受到周围物体的干扰等。
10.承载能力:承载能力是指天线能够承受的最大功率。
天线的承载能力应该能够满足无线通信系统所需的功率要求,以确保天线的稳定运行。
总之,天线的性能指标决定了它在无线通信系统中的适用性和性能表现。
无论是接收还是发射信号,在选购天线时,需要根据具体的应用需求,选择适合的天线,并通过合理的安装和调试,实现最佳的通信效果。
天线主要性能指标和相关知识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。
天线的五个基本参数
1 关于天线的五个基本参数
天线作为无线通讯的核心技术受到各路观众的广泛关注,五个主
要的 parametric 参数是天线特性的重要参考指标,包括增益、驻波比、半功率角、垂直波束宽度和水平波束宽度。
1 增益
增益(也被称为功率增益)是衡量天线收发能力的重要性能指标,
多用来衡量天线的信号增益真实性,一般越大表示接收和发射信号能
力越强。
一个常见单位是dBi,它是相对于理想天线的增益。
2 驻波比
驻波比是衡量天线稳定性的重要指标,表示通过某一频率的有功
功率与负载的比例,驻波比越高,表示天线稳定性越强。
3 半功率角
半功率角是衡量天线波束宽度的重要指标,是指在半功率容量点
(3dB点)处,天线发出和接收能量线与光轴之间夹角,这个角度越小,表示天线空间分布越集中,优度越高。
4 垂直波束宽度
垂直波束宽度是指一条水平线上,从天线输出的重要能量路径两
头向垂直方向投射的角度。
它受到天线结构的影响很大,我们一般认
为越窄的波束宽度,表示发射的范围越窄,表示天线的利用效率越高。
5 水平波束宽度
水平波束宽度是指一条垂直线上,从天线输出的重要能量路径两头向水平方向投射的角度,是衡量天线射向性的重要指标。
天线的水平波束宽度越窄,表示波束能量线对水平方向的散射越少,传输效率越高。
总之,增益、驻波比、半功率角、垂直波束宽度和水平波束宽度都是专业从事无线通信设计必备的参数,这五个参数从不同的角度反映了天线的性能,所有的参数都应该按照项目特点来进行综合评估。
天线的主要性能指标和相关知识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 H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。
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。
最常用的是水平面的方向性图(即和平行的平面的方向性图)和垂直面的方向性图(即垂直于的平面的方向性图)。
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,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。
在中波和短波波段,方向性系数约为几到几十;在米波围,约为几十到几百;而在厘米波波段,则可高达几千,甚至几万。
天线的主要性能指标和相关知识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。
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。
天线的基本参数
天线是一种用来发射或接收无线电波的装置,它是无线电信号传输的关键部件。
天线是无线电系统的最重要部分,因此其参数决定了无线电系统的性能。
本文将讨论天线的常用参数,包括相对增益、发射功率和功率比等,以便读者了解相关知识。
首先,相对增益是指天线将输入功率转换为输出功率的性能指标。
它的大小可以用分贝dB(dB)来表示,它的值受天线的结构、尺寸等
参数影响。
一般情况下,相对增益越大,天线就能发射出越强的信号。
其次,天线的发射功率也是一个重要参数,它决定了信号传输的质量和距离。
一般情况下,发射功率越高,信号强度就越强,传播距离就越远。
第三,功率比也叫做辐射因数,它描述的是天线发射所有功率所辐射的信号比例。
一般来说,功率比越大,信号传播距离就越远。
还有一些其他重要参数,如天线阻抗,它决定了天线与电路之间电阻的大小,换句话说,天线阻抗会影响信号波形和传播范围。
此外,还有辐射偏振度,它决定了天线不同方向发射的信号强度;还有转动因数,它是指将天线旋转到极端方向时发射功率的百分比。
本文的目的是让读者了解天线的基本参数,它们是构成无线电系统的重要组成部分,比如相对增益、发射功率、功率比等,是决定无线电系统性能的重要指标。
此外,天线阻抗、辐射偏振度和转动因数也是重要的参数。
通过对这些参数的正确设置,可以实现最佳的无线通信效果。
天线的主要性能指标表征天线性能的主要参数有方向图,增益,输入阻抗,驻波比,极化,双极化天线的隔离度,及三阶交调等。
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65o,在120o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。
天线的基本参数1.1天线得基本参数从左侧得传输线得⾓度瞧,天线就是⼀个阻抗(impedance)为Z得2终端电路单元(2-terminal circuit element),其中Z包含得电阻部分(resistiv eponent)被称为辐射电阻(radiationresistance,Rr);从右侧得⾃由空间⾓度来瞧,天线得特征可以⽤辐射⽅向图(radiation pattern)或者包含场量得不等于天线材料⾃⼰得电阻,⽽就是天线、天线所处得环境(⽐如温度)⽅向图。
Rr与天线终端得综合结果。
影响辐射电阻Rr得还包括天线温度(antennatemperature,T A)。
对于与天线材料本⾝得温度⼀点都没有关系,⽽就是与⾃⽆损天线来说,天线温度TA由空间得温度有关。
确切地说,天线温度与其说就是天线得固有属性,还不如说就是⼀个取决于天线“瞧到”得区域得参数。
从这个⾓度瞧,⼀个接收天线可以被视作能遥感测温设备。
辐射电阻Rr与天线温度T A都就是标量。
另⼀⽅⾯,辐射⽅向图包括场变量或者功率变量(功率变量与场变量得平⽅成正⽐),这两个变量都就是球体坐标θ与Φ得函数。
1.2天线得⽅向性(D,Directivity)与增益(G,Gain)D=4π/ΩA,其中ΩA就是总波束范围(或者波束⽴体⾓)、ΩA由主瓣范围(⽴+副瓣范围(⽴体⾓)Ωm。
体⾓)ΩM如果就是各向同性得(isotropic)天线,则ΩA=4π,因此D=1。
各向同性天线具有最低得⽅向性,所有实际得天线得⽅向性都⼤于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,与定向性D=1、5(1、76dBi)。
如果⼀个天线得主瓣在θ平⾯与Φ平⾯得半功率波束宽度HPBW都就是20度,则D=4πsr/ΩA sr=41000deg2/(20deg)*(20 deg) ≈103≈20dBi(dB over isotropic)。