第8課-天線技術(shù)介紹

天線技術(shù)介紹學(xué)完本課程后，您將能夠：描述天線的定義及作用描述天線的主要性能指標(biāo)列舉其他常見無源器件天線基本概念介紹天線基本原理天線參數(shù)介紹其他器件介紹無線電波基礎(chǔ)知識(shí)無線電波的定義無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳播方向。磁場電場無線電波的頻率與波長頻率即“振動(dòng)”的速率，或解釋為在一秒內(nèi)通過的波的數(shù)量。波長是波在兩個(gè)相鄰周期上的相同點(diǎn)的距離，也即一個(gè)震動(dòng)周期內(nèi)傳輸?shù)木嚯x，通常用相鄰兩個(gè)波峰或波谷之間的距離來表達(dá)。低頻高頻波長λ=光速/頻率=C/f波長λ頻率越高，波長越短。無線電波的極化天線向周圍空間輻射電磁波，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的。天線的極化，就是指天線輻射時(shí)形成的電場強(qiáng)度方向:如果電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場方向與地面平行，則稱它為水平極化波。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)線的長度和形狀有關(guān)。如圖所示，若兩導(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，電場就散播在周圍空間，輻射增強(qiáng)。圖1圖2圖3天線的定義及作用天線的定義能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接收空間某特定方向來的電磁波的裝置。天線的作用無線電設(shè)備中用來發(fā)射和接收電磁波的部件。能量轉(zhuǎn)換：導(dǎo)行波和自由空間波的轉(zhuǎn)換，高頻電流與電磁波的轉(zhuǎn)換；定向輻射和接收：具有一定方向性?？臻g電磁波高頻電流無線電收發(fā)信機(jī)天線天線的分類天線形態(tài)豐富按用途分類：通信天線、電視天線、雷達(dá)天線等；按工作頻段分類：短波天線、超短波天線、微波天線等；按方向性分類：全向天線、定向天線等；按外形分類：線狀天線、面狀天線等。微波天線全向天線定向天線拋物面天線天線基本概念介紹天線基本原理天線參數(shù)介紹其他器件介紹半波對(duì)稱陣子天線的基本輻射單元：半波對(duì)稱陣子兩臂長度相等的振子叫做對(duì)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(duì)稱振子。波長越長，天線半波振子越大。單個(gè)半波對(duì)稱振子可獨(dú)立使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。1/4波長半波對(duì)稱極子1/4波長1/2波長天線輻射方向圖(1/3)天線的方向性發(fā)射天線的基本功能把從饋線傳輸過來的能量向周圍空間輻射出去；把大部分能量朝所需的方向輻射。天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來的電波所具有的接收能力。

天線輻射方向圖(2/3)天線的方向圖：天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示。方向圖說明天線在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。水平面H面垂直面E面立體圖“面包圈”天線輻射方向圖(3/3)天線的方向性增強(qiáng)“扁平面包圈”越扁，信號(hào)則越集中。定向天線：反射面把電磁波反射到單側(cè)方向，朝某一方向集中，提高了增益。全向輻射（無平面反射板）定向增強(qiáng)（有平面反射板）平面反射板天線的極化(1/2)天線極化：電場矢量在空間運(yùn)動(dòng)的軌跡。垂直極化水平極化+45°極化-45°極化電場方向天線天線的極化(2/2)雙極化天線：兩個(gè)極化在空間相互正交的波。垂直水平極化±45°交叉極化±45°交叉極化在信號(hào)接收平衡性優(yōu)于垂直水平極化。常用WLAN天線形態(tài)(1/2)室內(nèi)天線室內(nèi)全向/定向吸頂天線室內(nèi)定向天線室內(nèi)全向鞭狀天線常用WLAN天線形態(tài)(2/2)室外天線2.4G&5G室外全向天線2.4G&5G室外定向天線室外回傳天線天線基本概念介紹天線基本原理天線參數(shù)介紹其他器件介紹增益(Gain)覆蓋距離關(guān)鍵指標(biāo)相同輸入功率時(shí)，天線在某一規(guī)定方向上的輻射功率密度與參考天線（通常采用理想輻射點(diǎn)源）輻射功率密度的比值。增益與天線方向圖密切相關(guān)，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。低增益高增益波瓣寬度(3dBbandwidth)水平/垂直覆蓋寬度的關(guān)鍵指標(biāo)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。方向圖主瓣范圍內(nèi)，相對(duì)最大輻射方向功率密度下降一半(3dB)的角度，稱為波瓣寬度或半功率角，分為水平面波瓣寬度和垂直波瓣寬度。-3dB點(diǎn)-3dB點(diǎn)峰值方向(最大輻射方向)波瓣寬度越窄，方向性越好，輻射距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強(qiáng)主瓣旁瓣功率度量單位dBm：功率絕對(duì)值計(jì)算公式：10*log(P/1mW)dB：功率相對(duì)值計(jì)算公式：10*log(P1/P2)dBi，dBd：增益值dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性天線，dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子0dBd=2.14dBi天線基本概念介紹天線基本原理天線參數(shù)介紹其他器件介紹功分器功分器：將一路輸入信號(hào)能量等分成兩路或多路輸出的器件。常見有二功分器、三功分器、四功分器。類型：微帶功分器、腔體功分器。傳輸功率較大的場合優(yōu)先考慮使用腔體型器件，腔體型器件長期工作穩(wěn)定性優(yōu)于微帶型器件。反過來作為合路器使用時(shí)，只能采用微帶功分。微帶功分腔體功分耦合器耦合器：將一路輸入信號(hào)能量不等分成兩路輸出的器件。常見有5dB,6dB,7dB,10dB,15dB耦合器等規(guī)格。輸入耦合端直通端直通端輸出功率(dBm)=輸入功率(dBm)－插損(dB)耦合端輸出功率(dBm)=輸入功率(dBm)－耦合度(dB)合路器合路器用來將多個(gè)系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)互不干擾地合成一路輸出，同時(shí)將在同一路中的接收信號(hào)互不干擾地分配給各個(gè)系統(tǒng)端口，可分為同頻合路器和多頻合路器。WLANGSM/3GANT雙頻合路器WLANChannel1WLANChannel11ANTWLAN同頻合路器受端口隔離度約束，WLAN同頻合路器僅支持1、11信道合路。射頻同軸電纜（饋線）WLAN常用RF電纜RG-8跳線、1/2″(英寸)超柔饋線、1/2″饋線等；不同電纜，線徑不同，損耗也不同；放裝RG-8。性能規(guī)格1/2″超柔饋線1/2″饋線一次最小彎曲半徑≤40mm≤80mm損耗(2400MHz)﹤19.2dB/100m﹤12.1dB/100m特性阻抗50Ω工作溫度-30~60°C其他要求需具備阻燃性線徑越粗，損耗越小。射頻連接器、接頭N型SMA型室外型APN型接頭(母頭，F(xiàn)emale)射頻電纜N型接頭(公頭，Male)雙陽N型轉(zhuǎn)接頭(連接AP和天線)雙陰N型轉(zhuǎn)接頭(連接兩根饋線)反極性SMA接頭防護(hù)器件防雷器其他防護(hù)器件：室外光纖套筒、接地線、防水膠帶等。天饋防雷器(天線與AP之間