天线的基础知识幻灯片.ppt

天线的基础知识第1页，共37页，编辑于2022年，星期五什么是天线？n天线的定义：辐射与接收无线电波的装置。第2页，共37页，编辑于2022年，星期五什么是天线？第3页，共37页，编辑于2022年，星期五天线有哪些种类？n用途分：通信天线、雷达天线、广播天 线、电视天线等n频段分：长波天线、中波天线、短波天线、微波天线等n方向性分：全向天线、定向天线n辐射原理分：线天线、面天线、微带天线、缝隙天线等第4页，共37页，编辑于2022年，星期五对天线的要求n高效率：天线把输入功率全部辐射出去。（理想状态）n方向性：在通信的方向上有辐射，不需要的方向上没有辐射。（理想状态）第5页，共37页，编辑于2022年，星期五根据什么参数判断天线的好坏？一般要关注的天线的参数：1、电压驻波比2、方向图3、方向系数和增益4、带宽5、极化 第6页，共37页，编辑于2022年，星期五1、电压驻波比（VSWR）n电压驻波比（VSWR）：入射波与从天线回来的反射波在馈线中叠加，形成驻波状态。馈线中的电压最大值与电压最小值的比值就是电压驻波比。第7页，共37页，编辑于2022年，星期五VSWR第8页，共37页，编辑于2022年，星期五弦上的驻波第9页，共37页，编辑于2022年，星期五n驻波比从一个方面反映了天线的效率。n驻波比越大，表示反射的功率越大，效率越低。n一般要求驻波比小于等于1.5第10页，共37页，编辑于2022年，星期五VSWR反射功率计算公式：nSWR1.5时候的效率为：96nSWR1.3效率为98，用户手机接收到的电平会比SWR为1.5时高出0.1dBm！n不要过分追求完美（驻波比）！第11页，共37页，编辑于2022年，星期五2、方向图n天线的方向性常用方向图来直观表达。n天线的辐射是三维的，在工程上为了方便，常采用水平和垂直两个面的方向图来描述天线的方向性。n平面方向图有直角坐标方向图和极坐标方向图，其中极坐标方向图更加直观第12页，共37页，编辑于2022年，星期五全向天线3D方向图第13页，共37页，编辑于2022年，星期五全向天线2D方向图第14页，共37页，编辑于2022年，星期五全向天线直角坐标方向图第15页，共37页，编辑于2022年，星期五定向天线3D方向图第16页，共37页，编辑于2022年，星期五水平面和垂直面方向图第17页，共37页，编辑于2022年，星期五要关心的方向图指标一般对方向图比较关心的指标有：1、半功率角（角度越小，增益越大）2、前后比3、副瓣电平第18页，共37页，编辑于2022年，星期五第19页，共37页，编辑于2022年，星期五3、方向系数和增益n天线在某方向的方向系数D是它在该方向的辐射强度同把同样的辐射能量向空间均匀辐射的辐射强度之比。n天线在某方向的增益G是它在该方向的辐射强度同把同样的输入能量向空间均匀辐射的辐射强度之比。nD效率系数G第20页，共37页，编辑于2022年，星期五n与放大器的增益定义不一样；n放大器的增益：把输入信号放大n倍输出，那么增益就是n倍，或者是10log（n）dB；n天线是一种无源器件，不会把信号放大（有源天线除外）；n天线具有方向性，同样的输入功率，不同天线在同一方向辐射的强度不同（通常考察最大辐射方向）；n为表征这种辐射差异性，指定一种天线作为参考，所有天线与之对比，这个比值就是增益；第21页，共37页，编辑于2022年，星期五n指定的参考天线不同，比较出来的值不一样。n为了统一，通常指定两种参考天线：一种是理想的各向同性的天线（不存在的），下面称为理想参考天线；一种是规定了制作方法的半波对称振子天线。n这两种指定的参考天线比较出来的值也是不一样的，为了区别这个值是以哪种天线作为参考的，在这个值后面加上单位加以区分。n其它参考天线比较出来的值都要转化为以此两种指定天线作为参考。第22页，共37页，编辑于2022年，星期五n增益是一种辐射强度的比值（不是加减关系）。n为了方便，行业内一般对这个比值进行下面的转换：n上面的G我们一般叫dB值，以表示这个值是经过上面的转化得到的；n如果是以理想参考天线为参考的，得到的G后面加上单位：dBi；以半波振子天线作参考的加上单位dBd。n国内用得更多的是dBi值。第23页，共37页，编辑于2022年，星期五n增益的dBi值减去2.15就得到增益的dBd值。各向同性的理想参考天线在所有各向同性的理想参考天线在所有方向具有相同的辐射方向具有相同的辐射半波对称振子具有面包圈半波对称振子具有面包圈形的方向图辐射形的方向图辐射 2.15dB半波对称振子的增益为半波对称振子的增益为2.15dBi 第24页，共37页，编辑于2022年，星期五方向系数和增益n9.85dBd12dBin半波振子的增益是2.15dBi第25页，共37页，编辑于2022年，星期五4、带宽n天线所有的电参数都是频率的函数n天线带宽是天线的某个或某些电性能符合要求的工作频率范围。n方向图带宽和驻波带宽第26页，共37页，编辑于2022年，星期五5、天线的极化n设天线的辐射场E（t，r）是简谐场，在波的传播路径上的某一点作一个垂直于传播方向的平面，电场将躺在这个平面上，电场矢量随时间变化一个周期，电场矢端所描画出的轨迹定义为发射时波的极化，简称极化。第27页，共37页，编辑于2022年，星期五天线的极化n天线的极化有圆极化、线极化、椭圆极化n相同极化的两副天线通信效果最好n线天线的极化可以从辐射体来判断第28页，共37页，编辑于2022年，星期五三遥系统中常用的天线杆状全向天线玻璃钢外罩用作中心台天线第29页，共37页，编辑于2022年，星期五三遥系统中常用的天线四环阵天线改变振子的方向可以改变方向图，可以当全向天线用，也可以加强某一个方向的辐射。增益高，全向时8dBi，定向时11dBi第30页，共37页，编辑于2022年，星期五三遥系统中常用的天线八木天线结构简单、定向性好第31页，共37页，编辑于2022年，星期五三遥系统中常用的天线吸盘天线增益低应用时放置在一个足够大的金属板上，一般要求2个波长以上第32页，共37页，编辑于2022年，星期五天线的安装注意事项n尽量选择制高点安装，周围没有明显阻挡n安装在铁塔上，天线与铁塔距离应两个波长以上n天线固定在金属杆上时，金属杆不应该超出天线的辐射部分（天线的辐射体对周围的金属物体敏感，会影响方向图和驻波）n安装八木天线要注意排水孔的方向第33页，共37页，编辑于2022年，星期五天线与馈线的连接n检查馈线外皮是否破损n检查馈线的电缆头是否牢固，焊接是否良好n检查馈线电缆头的型号与天线电缆头的型号是否相配n接口用防水胶密封防止进水第34页，共37页，编辑于2022年，星期五天馈系统的检测n天线和馈线安装好后，使用之前要用通过式的功率计或驻波表检测系统的电压驻波比是否满足要求n天线一般直流接地，万用表无法检查天线的好坏第35页，共37页，编辑于2022年，星期五防雷措施n安装避雷针，天线应该在避雷针45保护范围内，避雷针与天线的横向距离应大于两个波长n馈线窜接避雷器n四环阵的支撑杆本身可以当做避雷针，安装的时候支撑杆一定要接地良好第36页，共37页，编辑于2022年，星期五结束语谢谢大家！第37页，共37页，编辑于2022年，星期五