天線特性掃盲

天線的特性：共振:

任何天線都諧振在一定的頻率上，我們要接收哪個頻率的信號，就希望天線諧振在那個頻率上。天線諧振是對天線最根本的要求，要不然，就沒那么多講究了，隨便扔根線出去不也是天線嘛。天線的諧振問題涉及到的主要數(shù)據(jù)是波長及其四分之一。計算波長的公式很簡單，300/f。其中f的單位是MHz，而得到的結(jié)果的單位是米。1/4波長是稱作根本振子，如偶極天線是一對根本振子，垂直天線是一根根本振子。不過天線中的振子的長度并不正好是1/4波長，因為電波在導(dǎo)線中行進(jìn)的速度與在真空中的不同，一般都要短一些，所以有一個縮短因子。這個因子取決于材料。帶寬:

這也是一個重要但容易被忽略的問題。天線是有一定帶寬的，這意味著雖然諧振頻率是一個頻率點，但是在這個頻率點附近一定范圍內(nèi)，這付天線的性能都是差不多好的。這個范圍就是帶寬。我們當(dāng)然希望一付天線的帶寬能覆蓋一定的范圍，最好是我們所收聽的整個FM播送波段。要不然換個臺還要換天線或者調(diào)天線也太麻煩了。天線的帶寬和天線的型式、結(jié)構(gòu)、材料都有關(guān)系。一般來說，振子所用管、線越粗，帶寬越寬；天線增益越高，帶寬越窄。阻抗:

天線可以看做是一個諧振回路。一個諧振回路當(dāng)然有其阻抗。我們對阻抗的要求就是匹配：和天線相連的電路必須有與天線一樣的阻抗。和天線相連的是饋線，饋線的阻抗是確定的，所以我們希望天線的阻抗和饋線一樣。一般生產(chǎn)的饋線，主要是300歐姆、75歐姆和50歐姆三種阻抗，國外過去還有450歐姆和600歐姆阻抗的饋線。根本偶極天線的阻抗是75歐姆左右，V型偶極天線是50歐姆左右，根本垂直天線阻抗

50歐姆。其他天線一般阻抗都不是50或75歐姆，那么在把它們與饋線連接之前，需要有一定的手段來做阻抗變換。平衡:

對稱的天線是平衡的，如偶極天線、八木天線，而同軸電纜是不平衡的，把這兩者連接起來，就需要解決平衡不平衡轉(zhuǎn)換的問題。增益:

天線是無源器件，但是天線是可以有增益的。這個增益當(dāng)然是相對增益，是相對于根本偶極天線而言的。FM

DX所用的天線，當(dāng)然希望增益越高越好。不過別忘了，增益高往往伴隨著帶寬窄。方向性:

不是所有的天線都有方向性的。便攜式收音機上的拉桿天線就沒有方向性。偶極天線有弱的方向性，八木等定向天線可以得到較好的方向性。好的方向性意外著能夠集中收集所需方向的電波，還有一個重要的能力就是能局部地減弱本地電臺信號的影響。但是定向天線并不是什么情況下都好。當(dāng)沒有目標(biāo)而等待的時候，定向天線就有可能使你錯過天線反面的信號。所以比較合理的方式，是用一個垂直天線和一付定向天線配合使用，用垂直天線等待，聽到信號后，再用定向天線轉(zhuǎn)過去對準(zhǔn)了聽。仰角:

天線的仰角是指電波的仰角，而并不是天線振子本身機械上的仰角。仰角反映了天線接收哪個高度角來的電波最強。對于F層傳播，我們希望仰角低，可以傳播地遠(yuǎn)，對于

Es層，電波主要是從高處來，我們希望仰角高。仰角的上下取決于天線型式和架設(shè)高度。一般來說，垂直天線具有低仰角，其他天線的仰角隨架設(shè)高度變化。架設(shè)高度:

天線有一個架設(shè)高度。這個高度實際上是兩個高度，一個高度我們考慮它的水平面高度，這個高度對于本地信號有些用，對于DX其實用處不大。第二個常常被忽略的高度是地面高度，是指天線到電氣地面的高度。比方架設(shè)在鋼筋水泥房頂?shù)奶炀€，雖然房子高有20米，但是天線距房頂只有1米，那么這付天線的高度只是1米。天線的高度對不同的天線有不同的影響，一般會影響天線的阻抗和仰角。通常我們認(rèn)為天線的地面高度應(yīng)在0.4個波長以上，才比較不受地面的影響。駐波比:

最后介紹這個最不被中國的愛好者熟悉的特征。駐波比反映了天饋系統(tǒng)的匹配情況。它是以天線作為發(fā)射天線時發(fā)射出去和反射回來的能量的比來衡量天線性能的。駐波比是由天饋系統(tǒng)的阻抗決定的。天線的阻抗與饋線的阻抗與接收機的阻抗一致，駐波比就小。駐波比高的天饋系統(tǒng)，信號在饋線中的損失很大。天調(diào)的作用：1、匹配阻抗，使天線系統(tǒng)(天調(diào)+天線)對于發(fā)射機來說是阻抗匹配,

這樣才能讓天線系統(tǒng)中的天線電纜局部輻射效率最高2、諧振天線，按照電磁理論來講天線阻抗Z=R+jX，當(dāng)Ｘ＝０時視為天線諧振。不自然諧振的天線使用天調(diào)后，天調(diào)通過加感或加容，使得Z=R+jX中Ｘ＝０。3、加天調(diào)后的天線相對于自然諧振天線的電效率問題，將天線調(diào)諧到相對于發(fā)射機來說是阻抗匹配,

靠的是天調(diào)內(nèi)部的LC網(wǎng)絡(luò)，有很大一局部功率在天調(diào)的L、C內(nèi)“吞吐〞，不輻射電磁波。由于L、C不是理想元件，會消耗一局部能量，因此天線越不自然諧振〔特別是等效輻射電阻偏離50歐越遠(yuǎn)〕，加天調(diào)后的電效率就越低。1.1

天線的作用無線電發(fā)射機輸出的射頻信號功率，通過饋線〔電纜〕輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點后，由天線接下來〔僅僅接收很小很小一局部功率〕，并通過饋線送到無線電接收機?？梢?，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個重要的無線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無線電通信。天線品種繁多，以供不同頻率、不同用途、不同場合、不同要求等不同情況下使用。對于眾多品種的天線，進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸愂潜匾模喊从猛痉诸悾煞譃橥ㄐ盘炀€、電視天線、雷達(dá)天線等；按工作頻段分類，可分為短波天線、超短波天線、微波天線等；按方向性分類，可分為全向天線、定向天線等；按外形分類，可分為線狀天線、面狀天線等；等等分類。

*電磁波的輻射導(dǎo)線上有交變電流流動時，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長度和形狀有關(guān)。如圖1.1

a

所示，假設(shè)兩導(dǎo)線的距離很近，電場被束縛在兩導(dǎo)線之間，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開，如圖1.1

b

所示，電場就散播在周圍空間，因而輻射增強。必須指出，當(dāng)導(dǎo)線的長度L

遠(yuǎn)小于波長λ

時，輻射很微弱；導(dǎo)線的長度L

增大到可與波長相比較時，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強的輻射。(原文件名:1120422351-0.jpg)引用圖片

1.2

對稱振子對稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個半波對稱振子可簡單地單獨立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個半波對稱振子組成天線陣。兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長、全長為二分之一波長的振子，稱半波對稱振子,

見圖1.2a

。另外，還有一種異型半波對稱振子，可看成是將全波對稱振子折合成一個窄長的矩形框，并把全波對稱振子的兩個端點相疊，這個窄長的矩形框稱為折合振子，注意，折合振子的長度也是為二分之一波長，故稱為半曲折合振子,

見圖1.2

b。(原文件名:1120422351-1.jpg)引用圖片

1.4

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。下列圖示出了兩種根本的單極化的情況：垂直極化是最常用的；水平極化也是要被用到的。(原文件名:1120422351-2.jpg)引用圖片

1.4.1

雙極化天線下列圖示出了另兩種單極化的情況：+45°極化與-45°極化，它們僅僅在特殊場合下使用。這樣，共有四種單極化了，見下列圖。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。下列圖示出了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。(原文件名:1120422351-4.jpg)引用圖片

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(dāng)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(dāng)用+

45°

極化天線接收垂直極化或水平極化波時，或者，當(dāng)用垂直極化天線接收+45°

極化或-45°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(dāng)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。

1.4.3

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)。例如下列圖所示的雙極化天線中，設(shè)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。(原文件名:1120422351-5.jpg)引用圖片

1.5

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(yīng)盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。事實上，即使是設(shè)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根本天線，其輸入阻抗為Zin

=

73.1＋ｊ42.5

(歐)

。當(dāng)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

=

73.1

(歐)

,〔標(biāo)稱75

歐〕。注意，嚴(yán)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，半曲折合振子的輸入阻抗為半波對稱振子的四倍，即Zin

=

280(歐)

,〔標(biāo)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(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。

1.6

天線的工作頻率范圍〔頻帶寬度〕無論是發(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1.5

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。

1.7.1

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(yīng)選擇相應(yīng)的天線型號。

1.7.1

a

基站板狀天線根本技術(shù)指標(biāo)例如頻率范圍

824-960

MHz

頻帶寬度

70MHz

增益

14

~

17

dBi

極化垂直標(biāo)稱阻抗

50

Ohm

電壓駐波比

≤1.4

前后比

>25dB

下傾角〔可調(diào)〕

3

~

8°

半功率波束寬度水平面60

°

~

120

°

垂直面16

°

~

8

°

垂直面上旁瓣抑制

<

-12

dB

互調(diào)

≤110

dBm

1.7.1

b

板狀天線高增益的形成

A.

采用多個半波振子排成一個垂直放置的直線陣(原文件名:111.jpg)引用圖片單個半波振子垂直面方向圖兩個半波振子垂直面方向圖四個半波振子垂直面方向圖增益為

G=

2.15

dBi

增益為

G=

5.15

dBi

增益為

G=

8.15

dBi

(原文件名:222.jpg)引用圖片單個半波振子兩個半波振子四個半波振子

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〕(原文件名:333.jpg)引用圖片兩個半波振子兩個半波振子〔帶反射板〕〔帶反射板〕垂直面方向圖水平面方向圖增益為

G=

11

~

14dBi

(原文件名:444.jpg)引用圖片兩個半波振子〔帶反射板〕兩個半波振子〔帶反射板〕在垂直面上的配置在水平面上的配置

C.

為提高板狀天線的增益，還可以進(jìn)一步采用八個半波振子排陣前面已指出，四個半波振子排成一個垂直放置的直線陣的增益約為8

dBi；一側(cè)加有一個反射板的四元式直線陣，即常規(guī)板狀天線，其增益約為14

~

17

dBi。一側(cè)加有一個反射板的八元式直線陣，即加長型板狀天線，其增益約為16

~

19

dBi。不言而喻，加長型板狀天線的長度，為常規(guī)板狀天線的一倍，達(dá)2.4

m

左右。

1.7.2

高增益柵狀拋物面天線從性能價格比出發(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，直徑為1.5

m

的柵狀拋物面天線，在900

兆頻段，其增益即可達(dá)G

=

20dBi。它特別適用于點對點的通信，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30

dB

的前后比，這也正是直放站系統(tǒng)防自激而對接收天線所提出的必須滿足的技術(shù)指標(biāo)。

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、價格廉價等優(yōu)點。因此，它特別適用于點對點的通信，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)10-15dBi。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。現(xiàn)今市場上見到的室內(nèi)吸頂天線，外形花色很多，但其內(nèi)芯的購造幾乎都是一樣的。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根底上，借助計算機的輔助設(shè)計，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，能到達(dá)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

=

2

dBi。

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。現(xiàn)今市場上見到的室內(nèi)壁掛天線，外形花色很多，但其內(nèi)芯的購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)，借助計算機的輔助設(shè)計，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

=

7

dBi。目前GSM

和CDMA

移動通信使用的頻段為：

GSM：890

-

960

MHz，

1710

-

1880

MHz

CDMA:

806

-

896

MHz

806

-

960

MHz

頻率范圍屬超短波范圍；1710

~1880

MHz

頻率范圍屬微波范圍。電波的頻率不同，或者說波長不同，其傳播特點也不完全相同，甚至很不相同。

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，那么電波在無環(huán)境干擾時，傳播途中的電波損耗L0

有以下表達(dá)式：

L0

(dB)

=

10

Lg

〔

PT

/

PR

〕

=

32.45

+

20

Lg

f

(

MHz

)

+

20

Lg

R

(

km

)

-

GT

(dB)

-

GR

(dB)

[舉例]

設(shè)：PT

=

10

W

=

40dBmw

；GR

=

GT

=

7

(dBi)

；

f

=

1910MHz

問：R

=

500

m

時，

PR

=

？解答：

(1)

L0

(dB)

的計算

L0

(dB)

=

32.45

+

20

Lg

1910(

MHz

)

+

20

Lg

0.5

(

km

)

-

GR

(dB)

-

GT

(dB)

=

32.45

+

65.62

-

6

-

7

-

7

=

78.07

(dB)

〔2

〕PR

的計算

PR

=

PT

/

(

10

7.807

)

=

10

(

W

)

/

(

10

7.807

)

=

1

(

μW

)

/

(

10

0.807

)

=

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，大約損失(10~15)

dB

2.2

超短波和微波的傳播視距

2.2.1

極限直視距離超短波特別是微波，頻率很高，波長很短，它的地外表波衰減很快，因此不能依靠地外表波作較遠(yuǎn)距離的傳播。超短波特別是微波，主要是由空間波來傳播的。簡單地說，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，那么稱為陰影區(qū)。不言而語，利用超短波、微波進(jìn)行通信時，接收點應(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)

(原文件名:555.jpg)引用圖片考慮到大氣層對電波的折射作用，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

=

0.7

Rmax

.

例如，HT

與HR

分別為49

m

和1.7

m，那么有效直視距離為Re

=

24

km。

2.3

電波在平面地上的傳播特征由發(fā)射天線直接射到接收點的電波稱為直射波；發(fā)射天線發(fā)出的指向地面的電波，被地面反射而到達(dá)接收點的電波稱為反射波。顯然，接收點的信號應(yīng)該是直射波和反射波的合成。電波的合成不會象1

+

1

=

2

那樣簡單地代數(shù)相加，合成結(jié)果會隨著直射波和反射波間的波程差的不同而不同。波程差為半個波長的奇數(shù)倍時，直射波和反射波信號相加，合成為最大；波程差為一個波長的倍數(shù)時，直射波和反射波信號相減，合成為最小?？梢姡孛娣瓷涞拇嬖?，使得信號強度的空間分布變得相當(dāng)復(fù)雜。實際測量指出：在一定的距離Ri

之內(nèi)，信號強度隨距離或天線高度的增加都會作起伏變化；在一定的距離Ri

之外，隨距離的增加或天線高度的減少，信號強度將。單調(diào)下降。理論計算給出了這個Ri

和天線高度HT

與HR

的關(guān)系式：

Ri

=

〔4

HT

HR

〕/

l

，

l

是波長。不言而喻，Ri

必須小于極限直視距離Rmax。

2.4

電波的多徑傳播在超短波、微波波段，電波在傳播過程中還會遇到障礙物(例如樓房、高大建筑物或山丘等)對電波產(chǎn)生反射。因此，到達(dá)接收天線的還有多種反射波〔廣義地說，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，使得信號場強的空間分布變得相當(dāng)復(fù)雜，波動很大，有的地方信號場強增強，有的地方信號場強減弱；也由于多徑傳輸?shù)挠绊?，還會使電波的極化方向發(fā)生變化。另外，不同的障礙物對電波的反射能力也不同。例如：鋼筋水泥建筑物對超短波、微波的反射能力比磚墻強。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。2.5

電波的繞射傳播在傳播途徑中遇到大障礙物時，電波會繞過障礙物向前傳播，這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。超短波、微波的頻率較高，波長短，繞射能力弱，在高大建筑物后面信號強度小，形成所謂的“陰影區(qū)〞。信號質(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，接收的信號質(zhì)量幾乎不受影響，但在100

米處，接收信號場強比無建筑物時明顯減弱。注意，誠如上面所說過的那樣，減弱程度還與信號頻率有關(guān)，對于216

～

223

兆赫的射頻信號，接收信號場強比無建筑物時低16dB，對于670

兆赫的射頻信號，接收信號場強比無建筑物時低20dB

.如果建筑物高度增加到50

米時，那么在距建筑物1000

米以內(nèi)，接收信號的場強都將受到影響而減弱。也就是說，頻率越高、建筑物越高、接收天線與建筑物越近，信號強度與通信質(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，選擇基站場地以及架設(shè)天線時，一定要考慮到繞射傳播可能產(chǎn)生的各種不利影響，注意到對繞射傳播起影響的各種因素。連接天線和發(fā)射機輸出端〔或接收機輸入端〕的電纜稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號能量，因此，它應(yīng)能將發(fā)射機發(fā)出的信號功率以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，或?qū)⑻炀€接收到的信號以最小的損耗傳送到接收機輸入端，同時它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號，這樣，就要求傳輸線必須屏蔽。順便指出，當(dāng)傳輸線的物理長度等于或大于所傳送信號的波長時，傳輸線又叫做長線。

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)體對地不對稱，因此叫做不對稱式或不平衡式傳輸線。同軸電纜工作頻率范圍寬，損耗小，對靜電耦合有一定的屏蔽作用，但對磁場的干擾卻無能為力。使用時切忌與有強電流的線路并行走向，也不能靠近低頻信號線路。

3.2

傳輸線的特性阻抗無限長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)，而與饋線長短、工作頻率以及饋線終端所接負(fù)載阻抗無關(guān)。

3.3

饋線的衰減系數(shù)信號在饋線里傳輸，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度。單位長度產(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)說明書上的單位大都用dB

/

100

m〔分貝／百米〕

.

設(shè)輸入到饋線的功率為Ｐ1

，從長度為L〔

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，

NOKIA

7

/

8

英寸低耗電纜，

900MHz

時衰減系數(shù)為β＝

4.1

dB

/

100

m

，也可寫成β＝3

dB

/

73

m

，也就是說，頻率為900MHz

的信號功率，每經(jīng)過73

m

長的這種電纜時，功率要少一半。而普通的非低耗電纜，例如，

SYV-9-50-1，

900MHz

時衰減系數(shù)為β

＝

20.1

dB

/

100

m，也可寫成β＝3

dB

/

15

m

，也就是說，頻率為900MHz

的信號功率，每經(jīng)過15

m

長的這種電纜時，功率就要少一半！

3.4

匹配概念什么叫匹配？簡單地說，饋線終端所接負(fù)載阻抗ＺL

等于饋線特性阻抗Ｚ0

時，稱為饋線終端是匹配連接的。匹配時，饋線上只存在傳向終端負(fù)載的入射波，而沒有由終端負(fù)載產(chǎn)生的反射波，因此，當(dāng)天線作為終端負(fù)載時，匹配能保證天線取得全部信號功率。如下列圖所示，當(dāng)天線阻抗為50歐時，與50

歐的電纜是匹配的，而當(dāng)天線阻抗為80

歐時，與50

歐的電纜是不匹配的。(原文件名:666.jpg)引用圖片如果天線振子直徑較粗，天線輸入阻抗隨頻率的變化較小，容易和饋線保持匹配，這時天線的工作頻率范圍就較寬。反之，那么較窄。在實際工作中，天線的輸入阻抗還會受到周圍物體的影響。為了使饋線與天線良好匹配，在架設(shè)天線時還需要通過測量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的局部結(jié)構(gòu)，或加裝匹配裝置。

3.5

反射損耗前面已指出，當(dāng)饋線和天線匹配時，饋線上沒有反射波，只有入射波，即饋線上傳輸?shù)闹皇窍蛱炀€方向行進(jìn)的波。這時，饋線上各處的電壓幅度與電流幅度都相等，饋線上任意一點的阻抗都等于它的特性阻抗。而當(dāng)天線和饋線不