天線的基本知識(shí)

關(guān)于天線的基本知識(shí)第一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日*

電磁波的輻射

導(dǎo)線上有交變電流流動(dòng)時(shí)，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和形狀有關(guān)。如圖1.1a所示，若兩導(dǎo)線的距離很近，電場(chǎng)被束縛在兩導(dǎo)線之間，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開(kāi)，如圖1.1b所示，電場(chǎng)就散播在周?chē)臻g，因而輻射增強(qiáng)。必須指出，當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度L遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)λ時(shí)，輻射很微弱；導(dǎo)線的長(zhǎng)度L增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。天線的基本知識(shí)圖1.1a圖1.1b第二頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.2對(duì)稱振子對(duì)稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個(gè)半波對(duì)稱振子可簡(jiǎn)單地單獨(dú)立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個(gè)半波對(duì)稱振子組成天線陣。兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)、全長(zhǎng)為二分之一波長(zhǎng)的振子，稱半波對(duì)稱振子,見(jiàn)圖1.2a。另外，還有一種異型半波對(duì)稱振子，可看成是將全波對(duì)稱振子折合成一個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框，并把全波對(duì)稱振子的兩個(gè)端點(diǎn)相疊，這個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框稱為折合振子，注意，折合振子的長(zhǎng)度也是為二分之一波長(zhǎng)，故稱為半波折合振子,見(jiàn)圖1.2b。天線的基本知識(shí)1/4波長(zhǎng)對(duì)稱振子1/4波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)圖1.2a圖1.2b第三頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.3天線方向性的討論1.3.1

天線方向性發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周?chē)臻g輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。垂直放置的半波對(duì)稱振子具有平放的“面包圈”形的立體方向圖（圖1.3.1a）。立體方向圖雖然立體感強(qiáng)，但繪制困難，圖1.3.1b與圖1.3.1c給出了它的兩個(gè)主平面方向圖，平面方向圖描述天線在某指定平面上的方向性。從圖1.3.1b可以看出，在振子的軸線方向上輻射為零，最大輻射方向在水平面上；而從圖1.3.1c可以看出，在水平面上各個(gè)方向上的輻射一樣大。天線的基本知識(shí)圖1.3.1c水平面方向圖圖1.3.1b垂直面方向圖圖1.3.1a立體方向圖第四頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日天線的基本知識(shí)1.3.2

天線方向性增強(qiáng)若干個(gè)對(duì)稱振子組陣，能夠控制輻射，產(chǎn)生“扁平的面包圈”，把信號(hào)進(jìn)一步集中到在水平面方向上。下圖是4個(gè)半波對(duì)稱振子沿垂線上下排列成一個(gè)垂直四元陣時(shí)的立體方向圖和垂直面方向圖。垂直面方向圖立體方向圖第五頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日也可以利用反射板可把輻射能控制到單側(cè)方向平面反射板放在陣列的一邊構(gòu)成扇形區(qū)覆蓋天線。下面的水平面方向圖說(shuō)明了反射面的作用------反射面把功率反射到單側(cè)方向，提高了增益。天線的基本知識(shí)全向陣（垂直陣列不帶平面反射板）

拋物反射面的使用，更能使天線的輻射，像光學(xué)中的探照燈那樣，把能量集中到一個(gè)小立體角內(nèi)，從而獲得很高的增益。不言而喻，拋物面天線的構(gòu)成包括兩個(gè)基本要素：拋物反射面和放置在拋物面焦點(diǎn)上的輻射源。扇形區(qū)覆蓋（垂直陣列帶平面反射板）平面反射板第六頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日天線的基本知識(shí)1.3.3

增益增益是指：在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。它定量地描述一個(gè)天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高?？梢赃@樣來(lái)理解增益的物理含義------為在一定的距離上的某點(diǎn)處產(chǎn)生一定大小的信號(hào)，如果用理想的無(wú)方向性點(diǎn)源作為發(fā)射天線，需要100W的輸入功率，而用增益為G=13dB=20的某定向天線作為發(fā)射天線時(shí)，輸入功率只需100/20=5W.換言之，某天線的增益，就其最大輻射方向上的輻射效果來(lái)說(shuō)，與無(wú)方向性的理想點(diǎn)源相比，把輸入功率放大的倍數(shù)。半波對(duì)稱振子的增益為G=2.15dBi;

4個(gè)半波對(duì)稱振子沿垂線上下排列，構(gòu)成一個(gè)垂直四元陣，其增益約為G=8.15dBi(dBi這個(gè)單位表示比較對(duì)象是各向均勻輻射的理想點(diǎn)源)。如果以半波對(duì)稱振子作比較對(duì)象，則增益的單位是dBd.

半波對(duì)稱振子的增益為G=0dBd（因?yàn)槭亲约焊约罕?，比值?，取對(duì)數(shù)得零值。）；垂直四元陣，其增益約為G=8.15–2.15=6dBd.第七頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

1.3.4

波瓣寬度

方向圖通常都有兩個(gè)或多個(gè)瓣，其中輻射強(qiáng)度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。參見(jiàn)圖1.3.4a,在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強(qiáng)度降低3dB（功率密度降低一半）的兩點(diǎn)間的夾角定義為波瓣寬度（又稱波束寬度

或主瓣寬度

或半功率角）。波瓣寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強(qiáng)。

還有一種波瓣寬度，即10dB波瓣寬度，顧名思義它是方向圖中輻射強(qiáng)度降低10dB（功率密度降至十分之一）的兩個(gè)點(diǎn)間的夾角，見(jiàn)圖1.3.4b.天線的基本知識(shí)3dB波瓣寬度

-3dB點(diǎn)

-3dB點(diǎn)10dB波瓣寬度

-10dB點(diǎn)

-10dB點(diǎn)峰值方向（最大輻射方向）圖1.3.4a圖1.3.4b峰值方向（最大輻射方向）第八頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

1.3.6

天線增益的若干近似計(jì)算式

1）天線主瓣寬度越窄，增益越高。對(duì)于一般天線，可用下式估算其增益：

G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×2θ3dB,H

）}

式中，2θ3dB,E

與2θ3dB,H

分別為天線在兩個(gè)主平面上的波瓣寬度；

32000是統(tǒng)計(jì)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2）對(duì)于拋物面天線，可用下式近似計(jì)算其增益：

G（dBi）=10Lg{4.5×

（D/λ0

）2}

式中，D為拋物面直徑；

λ0

為中心工作波長(zhǎng)；

4.5是統(tǒng)計(jì)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3）對(duì)于直立全向天線，有近似計(jì)算式

G（dBi）=10Lg{2L/λ0}

式中，L為天線長(zhǎng)度；

λ0

為中心工作波長(zhǎng)；天線的基本知識(shí)第九頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日垂直極化1.4天線的極化

天線向周?chē)臻g輻射電磁波。電磁波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成。人們規(guī)定：電場(chǎng)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。天線的基本知識(shí)水平極化EE第十頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日垂直極化1.4.1雙極化天線

下圖示出了另兩種單極化的情況：+45°

極化與-45°

極化，它們僅僅在特殊場(chǎng)合下使用。這樣，共有四種單極化了，見(jiàn)下圖。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+45°極化和-45°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。天線的基本知識(shí)水平極化+45°

極化-45°

極化EEEE第十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

下圖示出了兩個(gè)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(gè)接頭。雙極化天線輻射（或接收）兩個(gè)極化在空間相互正交（垂直）的波。天線的基本知識(shí)V/H（垂直/水平）型雙極化+45°/-45°

型雙極化第十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.4.2極化損失垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來(lái)接收，水平極化波要用具有水平極化特性的天線來(lái)接收。右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來(lái)接收，而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來(lái)接收。當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，接收到的信號(hào)都會(huì)變小，也就是說(shuō)，發(fā)生極化損失。例如：當(dāng)用+45°極化天線接收垂直極化或水平極化波時(shí)，或者，當(dāng)用垂直極化天線接收+45°極化或-45°極化波時(shí)，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(lái)波的一半能量。當(dāng)接收天線的極化方向與來(lái)波的極化方向完全正交時(shí)，例如用水平極化的接收天線接收垂直極化的來(lái)波，或用右旋圓極化的接收天線接收左旋圓極化的來(lái)波時(shí)，天線就完全接收不到來(lái)波的能量，這種情況下極化損失為最大，稱極化完全隔離。天線的基本知識(shí)第十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.5天線的輸入阻抗Zin

定義：天線輸入端信號(hào)電壓與信號(hào)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(huì)減少天線從饋線對(duì)信號(hào)功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零，也就是應(yīng)盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。事實(shí)上，即使是設(shè)計(jì)、調(diào)試得很好的天線，其輸入阻抗中總還含有一個(gè)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(zhǎng)有關(guān)，半波對(duì)稱振子是最重要的基本天線，其輸入阻抗為Zin=73.1＋ｊ42.5(歐)。當(dāng)把其長(zhǎng)度縮短（３～５）％時(shí)，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(shí)的輸入阻抗為Zin=73.1(歐),（標(biāo)稱75歐）。注意，嚴(yán)格的說(shuō)，純電阻性的天線輸入阻抗只是對(duì)點(diǎn)頻而言的。順便指出，半波折合振子的輸入阻抗為半波對(duì)稱振子的四倍，即Zin=280(歐),（標(biāo)稱300歐）。有趣的是，對(duì)于任一天線，人們總可通過(guò)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(shí)部相當(dāng)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。天線的基本知識(shí)第十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.6天線的工作頻率范圍（頻帶寬度）

無(wú)論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍（頻帶寬度）內(nèi)工作的，天線的頻帶寬度有兩種不同的定義------

一種是指：在駐波比SWR≤1.5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(dòng)通信系統(tǒng)中，通常是按前一種定義的，具體的說(shuō)，天線的頻帶寬度就是天線的駐波比SWR不超過(guò)1.5時(shí)，天線的工作頻率范圍。一般說(shuō)來(lái)，在工作頻帶寬度內(nèi)的各個(gè)頻率點(diǎn)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。天線的基本知識(shí)第十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.7移動(dòng)通信常用的基站天線、直放站天線與室內(nèi)天線1.7.1板狀天線天線的基本知識(shí)

無(wú)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(diǎn)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(zhǎng)。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(yīng)選擇相應(yīng)的天線型號(hào)。第十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.7.1a基站板狀天線基本技術(shù)指標(biāo)示例天線的基本知識(shí)頻率范圍頻帶寬度增益極化標(biāo)稱阻抗電壓駐波比半功率波束寬度前后比下傾角（可調(diào)）垂直面上旁瓣抑制824-960MHz70MHz14~17dBi垂直50Ohm≤1.4>25dB3~8°

水平面60°~120°

垂直面16°~8°

<-12dB互調(diào)≤110dBm第十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

1.7.1b板狀天線高增益的形成

天線的基本知識(shí)單個(gè)半波振子垂直面方向圖增益為G=2.15dB兩個(gè)半波振子垂直面方向圖增益為G=5.15dB四個(gè)半波振子垂直面方向圖增益為G=8.15dB單個(gè)半波振子兩個(gè)半波振子四個(gè)半波振子A.采用多個(gè)半波振子排成一個(gè)垂直放置的直線陣第十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日天線的基本知識(shí)兩個(gè)半波振子（帶反射板）垂直面方向圖兩個(gè)半波振子（帶反射板）水平面方向圖反射板

長(zhǎng)度為L(zhǎng)兩個(gè)半波振子反射板寬度為W兩個(gè)半波振子兩個(gè)半波振子（帶反射板）在垂直面上的配置兩個(gè)半波振子（帶反射板）在水平面上的配置B.在直線陣的一側(cè)加一塊反射板（以帶反射板的二半波振子垂直陣為例）增益為G=11~14dB第十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日天線的基本知識(shí)C.為提高板狀天線的增益，還可以進(jìn)一步采用八個(gè)半波振子排陣

前面已指出，四個(gè)半波振子排成一個(gè)垂直放置的直線陣的增益約為8dB；一側(cè)加有一個(gè)反射板的四元式直線陣，即常規(guī)板狀天線，其增益約為14~17dB。一側(cè)加有一個(gè)反射板的八元式直線陣，即加長(zhǎng)型板狀天線，其增益約為16~19dB.不言而喻，加長(zhǎng)型板狀天線的長(zhǎng)度，為常規(guī)板狀天線的一倍，達(dá)2.4m左右。第二十頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日天線的基本知識(shí)1.7.2高增益柵狀拋物面天線

從性能價(jià)格比出發(fā)，人們常常選用柵狀拋物面天線作為直放站施主天線。由于拋物面具有良好的聚焦作用，所以拋物面天線集射能力強(qiáng)，直徑為1.5m的柵狀拋物面天線，在900兆頻段，其增益即可達(dá)G=20dB.

它特別適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，例如它常常被選用為直放站的施主天線。拋物面采用柵狀結(jié)構(gòu)，一是為了減輕天線的重量，二是為了減少風(fēng)的阻力。拋物面天線一般都能給出不低于30dB的前后比，這也正是直放站系統(tǒng)防自激而對(duì)接收天線所提出的必須滿足的技術(shù)指標(biāo)。第二十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日天線的基本知識(shí)1.7.3八木定向天線

八木定向天線，具有增益較高、結(jié)構(gòu)輕巧、架設(shè)方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。因此，它特別適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，例如它是室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外接收天線的首選天線類型。

八木定向天線的單元數(shù)越多，其增益越高，通常采用

6~12單元的八木定向天線，其增益可達(dá)10~15dB

。

第二十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日天線的基本知識(shí)1.7.4室內(nèi)吸頂天線

室內(nèi)吸頂天線必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)今市場(chǎng)上見(jiàn)到的室內(nèi)吸頂天線，外形花色很多，但其內(nèi)芯的購(gòu)造幾乎都是一樣的。這種吸頂天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，雖然尺寸很小，但由于是在天線寬帶理論的基礎(chǔ)上，借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試，所以能很好地滿足在非常寬的工作頻帶內(nèi)的駐波比要求，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在很寬的頻帶內(nèi)工作的天線其駐波比指標(biāo)為VSWR≤2。當(dāng)然，能達(dá)到VSWR≤1.5更好。順便指出，室內(nèi)吸頂天線屬于低增益天線,一般為G=2dB。

第二十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日天線的基本知識(shí)1.7.5室內(nèi)壁掛天線

室內(nèi)壁掛天線同樣必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)今市場(chǎng)上見(jiàn)到的室內(nèi)吸頂天線，外形花色很多，但其內(nèi)芯的購(gòu)造幾乎也都是一樣的。這種壁掛天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，屬于空氣介質(zhì)型微帶天線。由于采用了展寬天線頻寬的輔助結(jié)構(gòu)，借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試，所以能較好地滿足了工作寬頻帶的要求。順便指出，室內(nèi)壁掛天線具有一定的增益，約為G=7dB。

第二十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日2電波傳播的幾個(gè)基本概念目前GSM和CDMA移動(dòng)通信使用的頻段為：

GSM：890~960MHz，1710~1880MHzCDMA:806~896MHz806~960MHz頻率范圍屬超短波范圍；1710~1880MHz頻率范圍屬微波范圍。電波的頻率不同，或者說(shuō)波長(zhǎng)不同，其傳播特點(diǎn)也不完全相同，甚至很不相同。天線的基本知識(shí)第二十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日天線的基本知識(shí)2.1自由空間通信距離方程

設(shè)發(fā)射功率為PT，發(fā)射天線增益為GT，工作頻率為f.接收功率為PR，接收天線增益為GR，收、發(fā)天線間距離為R，那么電波在無(wú)環(huán)境干擾時(shí)，傳播途中的電波損耗L0有以下表達(dá)式：

L0(dB)=10Lg（PT/

PR）=32.45+20Lgf(MHz)+20LgR(km)-GT(dB)-GR(dB)

[舉例]設(shè)：PT=10W=40dBmw；GR=GT=7(dBi)；f

=1910MHz

問(wèn)：R=500m

時(shí)，PR=？

解答：(1)L0(dB)的計(jì)算

L0(dB)=32.45+20Lg1910(MHz)+20Lg0.5(km)-GR(dB)-GT(dB)=32.45+65.62-6-7-7=78.07(dB)（2）PR的計(jì)算

PR=PT/(107.807)=10(W)/(107.807)=1(μW)/(100.807)=1(μW)/6.412=0.156(μW)=156(mμW)#

順便指出，1.9GHz電波在穿透一層磚墻時(shí)，大約損失(10~15)dB.第二十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.1超短波和微波的傳播視距2.2極限直視距離超短波特別是微波，頻率很高，波長(zhǎng)很短，它的地表面波衰減很快，因此不能依靠地表面波作較遠(yuǎn)距離的傳播。超短波特別是微波，主要是由空間波來(lái)傳播的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，空間波是在空間范圍內(nèi)沿直線方向傳播的波。顯然，由于地球的曲率使空間波傳播存在一個(gè)極限直視距離Rmax。在最遠(yuǎn)直視距離之內(nèi)的區(qū)域，習(xí)慣上稱為照明區(qū)；極限直視距離Rmax以外的區(qū)域，則稱為陰影區(qū)。不言而語(yǔ)，利用超短波、微波進(jìn)行通信時(shí)，接收點(diǎn)應(yīng)落在發(fā)射天線極限直視距離Rmax內(nèi)。受地球曲率半徑的影響，極限直視距離Rmax和發(fā)射天線與接收天線的高度HT

與HR間的關(guān)系為：

Rmax

＝3.57{√HT(m)

+√HR(m)}(km)天線的基本知識(shí)RTRTRR接收天線高HR

發(fā)射天線高HT

考慮到大氣層對(duì)電波的折射作用，極限直視距離應(yīng)修正為

Rmax

＝4.12{√HT(m)

+√HR(m)}(km)

由于電磁波的頻率遠(yuǎn)低于光波的頻率，電波傳播的有效直視距離Re約為極限直視距離Rmax的70%，即Re

=0.7Rmax.

例如，HT與HR分別為49m和1.7m，則有效直視距離為Re=24km.第二十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.1超短波和微波的傳播視距2.2極限直視距離超短波特別是微波，頻率很高，波長(zhǎng)很短，它的地表面波衰減很快，因此不能依靠地表面波作較遠(yuǎn)距離的傳播。超短波特別是微波，主要是由空間波來(lái)傳播的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，空間波是在空間范圍內(nèi)沿直線方向傳播的波。顯然，由于地球的曲率使空間波傳播存在一個(gè)極限直視距離Rmax。在最遠(yuǎn)直視距離之內(nèi)的區(qū)域，習(xí)慣上稱為照明區(qū)；極限直視距離Rmax以外的區(qū)域，則稱為陰影區(qū)。不言而語(yǔ)，利用超短波、微波進(jìn)行通信時(shí)，接收點(diǎn)應(yīng)落在發(fā)射天線極限直視距離Rmax內(nèi)。受地球曲率半徑的影響，極限直視距離Rmax和發(fā)射天線與接收天線的高度HT

與HR間的關(guān)系為：

Rmax

＝3.57{√HT(m)

+√HR(m)}(km)天線的基本知識(shí)RTRTRR接收天線高HR

發(fā)射天線高HT

考慮到大氣層對(duì)電波的折射作用，極限直視距離應(yīng)修正為

Rmax

＝4.12{√HT(m)

+√HR(m)}(km)

由于電磁波的頻率遠(yuǎn)低于光波的頻率，電波傳播的有效直視距離Re約為極限直視距離Rmax的70%，即Re

=0.7Rmax.

例如，HT與HR分別為49m和1.7m，則有效直視距離為Re=24km.第二十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.4電波的多徑傳播

在超短波、微波波段，電波在傳播過(guò)程中還會(huì)遇到障礙物(例如樓房、高大建筑物或山丘等)對(duì)電波產(chǎn)生反射。因此，到達(dá)接收天線的還有多種反射波（廣意地說(shuō)，地面反射波也應(yīng)包括在內(nèi)），這種現(xiàn)象叫為多徑傳播。由于多徑傳輸，使得信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的空間分布變得相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)很大，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)減弱；也由于多徑傳輸?shù)挠绊?，還會(huì)使電波的極化方向發(fā)生變化。另外，不同的障礙物對(duì)電波的反射能力也不同。例如：鋼筋水泥建筑物對(duì)超短波、微波的反射能力比磚墻強(qiáng)。我們應(yīng)盡量克服多徑傳輸效應(yīng)的負(fù)面影響，這也正是在通信質(zhì)量要求較高的通信網(wǎng)中，人們常常采用空間分集技術(shù)或極化分集技術(shù)的緣由。

天線的基本知識(shí)第二十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.5電波的繞射傳播在傳播途徑中遇到大障礙物時(shí)，電波會(huì)繞過(guò)障礙物向前傳播，這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。超短波、微波的頻率較高，波長(zhǎng)短，繞射能力弱，在高大建筑物后面信號(hào)強(qiáng)度小，形成所謂的“陰影區(qū)”。信號(hào)質(zhì)量受到影響的程度，不僅和建筑物的高度有關(guān)，和接收天線與建筑物之間的距離有關(guān)，還和頻率有關(guān)。例如有一個(gè)建筑物，其高度為10米，在建筑物后面距離200米處，接收的信號(hào)質(zhì)量幾乎不受影響，但在100米處，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)比無(wú)建筑物時(shí)明顯減弱。注意，誠(chéng)如上面所說(shuō)過(guò)的那樣，減弱程度還與信號(hào)頻率有關(guān)，對(duì)于216～223兆赫的射頻信號(hào)，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)比無(wú)建筑物時(shí)低16dB，對(duì)于670兆赫的射頻信號(hào)，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)比無(wú)建筑物時(shí)低20dB.如果建筑物高度增加到50米時(shí)，則在距建筑物1000米以內(nèi)，接收信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)都將受到影響而減弱。也就是說(shuō)，頻率越高、建筑物越高、接收天線與建筑物越近，信號(hào)強(qiáng)度與通信質(zhì)量受影響程度越大；相反，頻率越低，建筑物越矮、接收天線與建筑物越遠(yuǎn)，影響越小。因此，選擇基站場(chǎng)地以及架設(shè)天線時(shí)，一定要考慮到繞射傳播可能產(chǎn)生的各種不利影響，注意到對(duì)繞射傳播起影響的各種因素。

天線的基本知識(shí)第三十頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日3傳輸線的幾個(gè)基本概念

連接天線和發(fā)射機(jī)輸出端（或接收機(jī)輸入端）的電纜稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號(hào)能量，因此，它應(yīng)能將發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)功率以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，或?qū)⑻炀€接收到的信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號(hào)，這樣，就要求傳輸線必須屏蔽。順便指出，當(dāng)傳輸線的物理長(zhǎng)度等于或大于所傳送信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí)，傳輸線又叫做長(zhǎng)線。3.1傳輸線的種類超短波段的傳輸線一般有兩種：平行雙線傳輸線和同軸電纜傳輸線；微波波段的傳輸線有同軸電纜傳輸線、波導(dǎo)和微帶。平行雙線傳輸線由兩根平行的導(dǎo)線組成它是對(duì)稱式或平衡式的傳輸線，這種饋線損耗大，不能用于UHF頻段。同軸電纜傳輸線的兩根導(dǎo)線分別為芯線和屏蔽銅網(wǎng)，因銅網(wǎng)接地，兩根導(dǎo)體對(duì)地不對(duì)稱，因此叫做不對(duì)稱式或不平衡式傳輸線。同軸電纜工作頻率范圍寬，損耗小，對(duì)靜電耦合有一定的屏蔽作用，但對(duì)磁場(chǎng)的干擾卻無(wú)能為力。使用時(shí)切忌與有強(qiáng)電流的線路并行走向，也不能靠近低頻信號(hào)線路。

天線的基本知識(shí)第三十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.2傳輸線的特性阻抗

無(wú)限長(zhǎng)傳輸線上各處的電壓與電流的比值定義為傳輸線的特性阻抗，用Ｚ0表示。同軸電纜的特性阻抗的計(jì)算公式為Ｚ。＝〔60/√εr〕×Log(D/d)[歐]。式中，D為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑；

d為同軸電纜芯線外徑；

εr為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。通常Ｚ0=50歐，也有Ｚ0=75歐的。由上式不難看出，饋線特性阻抗只與導(dǎo)體直徑D和d以及導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)εr有關(guān)，而與饋線長(zhǎng)短、工作頻率以及饋線終端所接負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)。天線的基本知識(shí)第三十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日天線的基本知識(shí)3.3饋線的衰減系數(shù)信號(hào)在饋線里傳輸，除有導(dǎo)體的電阻性損耗外，還有絕緣材料的介質(zhì)損耗。這兩種損耗隨饋線長(zhǎng)度的增加和工作頻率的提高而增加。因此，應(yīng)合理布局盡量縮短饋線長(zhǎng)度。單位長(zhǎng)度產(chǎn)生的損耗的大小用衰減系數(shù)β表示，其單位為dB/m

（分貝／米），電纜技術(shù)說(shuō)明書(shū)上的單位大都用dB/100m（分貝／百米）.

設(shè)輸入到饋線的功率為Ｐ1，從長(zhǎng)度為L(zhǎng)（m）的饋線輸出的功率為Ｐ2

，傳輸損耗TL可表示為：

TL＝10×Lg(Ｐ1/Ｐ2)(dB)

衰減系數(shù)為

β

＝TL/L(dB/m)

例如，NOKIA7/8英寸低耗電纜，900MHz時(shí)衰減系數(shù)為β

＝4.1dB/100m

，也可寫(xiě)成β

＝3dB/73m

，也就是說(shuō)，頻率為900MHz的信號(hào)功率，每經(jīng)過(guò)73m長(zhǎng)的這種電纜時(shí)，功率要少一半。而普通的非低耗電纜，例如，SYV-9-50-1，900MHz時(shí)衰減系數(shù)為β

＝20.1dB/100m

，也可寫(xiě)成β

＝3dB/15m

，也就是說(shuō)，頻率為900MHz的信號(hào)功率，每經(jīng)過(guò)15m長(zhǎng)的這種電纜時(shí)，功率就要少一半！第三十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.4匹配概念

什么叫匹配？簡(jiǎn)單地說(shuō)，饋線終端所接負(fù)載阻抗ＺL等于饋線特性阻抗Ｚ0時(shí)，稱為饋線終端是匹配連接的。匹配時(shí)，饋線上只存在傳向終端負(fù)載的入射波，而沒(méi)有由終端負(fù)載產(chǎn)生的反射波，因此，當(dāng)天線作為終端負(fù)載時(shí)，匹配能保證天線取