【文章內(nèi)容簡介】 f there are no polarization losses, then the total efficiency is related to the radiation efficiency as: 波束效率 天線的工作頻率范圍（頻帶寬度） The FBW of broadband antennas is expressed as the ratio of the upper to the lower frequencies, where the antenna performance is acceptable: 天線的頻帶寬度有兩種不同的定義 一種是指：在駐波比 SWR ≤ 條件下，天線的工作頻帶寬度； 一種是指：天線增益下降 3 分貝范圍內(nèi)的頻帶寬度。 在移動通信系統(tǒng)中，通常是按前一種定義的，具體的說，天線的頻帶寬度就是天線的駐波比 SWR 不超過 時，天線的工作頻率范圍。 一般說來，在工作頻帶寬度內(nèi)的各個頻率點上 , 天線性能是有差異的，但這種差異造成的性能下降是可以接受的。 天線的工作頻率范圍（頻帶寬度） 1天線的輸入阻抗 Zin ? 定義：天線輸入端信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。 輸入阻抗具有電阻分量 Rin 和電抗分量 Xin ，即 Zin = Rin + j Xin 。電抗分量的存在會減少天線從饋線對信號功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零，也就是應盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。事實上，即使是設計、調(diào)試得很好的天線，其輸入阻抗中總還含有一個小的電抗分量值。 ? 輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作波長有關(guān)，半波對稱振子是最重要的基本天線 ，其輸入阻抗為 Zin = ＋ｊ (歐 ) 。當把其長度縮短（３～５）％時，就可以消除其中的電抗分量，使天線的輸入阻抗為純電阻，此時的輸入阻抗為 Zin = (歐 ) ,（標稱 75 歐） 。注意，嚴格的說，純電阻性的天線輸入阻抗只是對點頻而言的。 ? 順便指出，半波折合振子的輸入阻抗為半波對稱振子的四倍，即 Zin = 280 (歐 ) ,（標稱 300歐）。 ? 有趣的是，對于任一天線，人們總可通過天線阻抗調(diào)試，在要求的工作頻率范圍內(nèi)，使輸入阻抗的虛部很小且實部相當接近 50 歐，從而使得天線的輸入阻抗為 Zin = Rin = 50 歐 這是天線能與饋線處于良好的阻抗匹配所必須的。 天線不匹配引起的功率損耗 我國移動通信系統(tǒng)基站天線技術(shù)條件要求： 基站天線駐波比 ≤ 1等效孔徑 Ae 1電磁場的極化 圖 a 直線極化的平面波 圖 b 圓極化的平面波 圖 c 橢圓極化的平面波 1電磁場的極化 右旋極化和左旋極化 左旋圓極化波與橢圓極化波 橢圓極化 左旋極化波 極化矢量和軸比 軸比是指橢圓極化電場長軸與短軸之比。 m axm inEKE?天線的極化 天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構(gòu)成。人們規(guī)定：電場的方向就是天線極化方向。 一般使用的天線為單極化的 。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化 是最常用的；水平極化 也是要被用到的。 雙極化天線 下圖除了水平極化和垂直計劃外，給出了另兩種單極化的情況： +45176。 極化 與 45176。 極化，它們僅僅在特殊場合下使用。 這樣，共有四種單極化了。 把垂直極化和水平極化兩種極化的天線組合在一起，或者， 把 +45176。 極化和 45176。 極化兩種極化的天線組合在一起，就構(gòu)成了一種新的天線 雙極化天線。 組裝后的雙極化天線 兩個單極化天線安裝在一起組成一付雙極化天線，注意，雙極化天線有兩個接頭。 雙極化天線輻射（或接收）兩個 極化在空間相互正交（垂直）的 波。 極化損失 ? 垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收，水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收。右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收，而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來接收。 ? 當來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，接收到的信號都會變小，也就是說，發(fā)生極化損失。例如：當用 + 45176。 極化天線接收垂直極化或水平極化波時，或者，當用垂直極化天線接收 +45176。 極化或 45176。 極化波時，等等情況下，都要產(chǎn)生極化損失。用圓極化天線接收任一線極化波，或者，用線極化天線接收任一圓極化波，等等情況下，也必然發(fā)生極化損失 只能接收到來波的一半能量。 ? 當接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時，例如用水平極化的接收天線接收垂直極化的來波，或用右旋圓極化的接收天線接收左旋圓極化的來波時，天線就完全接收不到來波的能量，這種情況下極化損失為最大，稱 極化完全隔離 。 ? 我國移動通信系統(tǒng)基站天線技術(shù)條件要求： 定向 177。 45o雙極化天線隔離度 ≥28dB 極化隔離 ? 理想的極化完全隔離是沒有的。饋送到一種極化的天線中去的信號多少總會有那么一點點在另外一種極化的天線中出現(xiàn)。例如下圖所示的雙極化天線中，設輸入垂直極化天線的功率為 10W，結(jié)果在水平極化天線的輸出端測得的輸出功率為 10mW。 交調(diào)分量 ： 就是兩個或多個載波頻率混頻后產(chǎn)生的新的頻率分量 ， 起因系統(tǒng)內(nèi)的各種非線性 。 交調(diào)現(xiàn)象： 就是由頻帶外的兩個或多個載波頻率混頻后落在頻帶內(nèi)的新的頻率分量 ， 造成系統(tǒng)性能下降的現(xiàn)象 。 在所有交調(diào)產(chǎn)物中 ， 三階交調(diào)電平最大 ， 因此 ， 工程上最關(guān)心三階交調(diào) 。 在收發(fā)共用天線系統(tǒng)中 ， 三階交調(diào)是一個非常重要的指標 。 M i jf m f nf?＝ 1三階交調(diào)概念 ?我國移動通信系統(tǒng)基站天線技術(shù)條件要求： 三階交調(diào)信號 ≤ 107dBm。 1機械結(jié)構(gòu)要求 電子科技大學 賈寶富 博士 基站天線設計講座（一） 三、幾種典型天線介紹 ? 板狀天線 無論是 GSM 還是 CDMA， 板狀天線是用得最為普遍的一類極為重要的基站天線。這種天線的優(yōu)點是：增益高、扇形區(qū)方向圖好、后瓣小、垂直面方向圖俯角控制方便、密封性能 可靠以及使用壽命長。 板狀天線也常常被用作為直放站的用戶天線，根據(jù)作用扇形區(qū)的范圍大小，應選擇相應的天線類型。 幾種典型天線介紹 基站板狀天線基本技術(shù)指標 頻率范圍 824960 MHz 頻帶寬度 70MHz 增益 14 ~ 17 dBi 極化 垂直 標稱阻抗 50 Ohm 電壓駐波比 ≤ 前后比 25dB 下傾角（可調(diào)） 3 ~ 8176。 半功率波束寬度 水平面 60 176。 ~ 120 176。 垂直面 16 176。 ~ 8 176。 垂直面上旁瓣抑制 12 dB 互調(diào) ≤ 110 dBm 板狀天線高增益的形成 單個 半波振子垂直面方向圖 增益為 G = dB 兩個 半波振子垂直面方向圖 增益為 G = dB 四個 半波振子垂直面方向圖 增益為 G = dB 單個 半波振子 兩個 半波振子 四個 半波振子 A. 采用多個半波振子排成一個垂直放置的直線陣 兩個半波振子 （帶反射板） 垂直面方向圖 兩個半波振子 （帶反射板） 水平面方向圖 反射板 長度為L 兩個半