天線和無源模塊培訓資料(新員工2005)

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1、天線和無源模塊介紹內容一.天線原理及應用二.濾波器產品三.POI簡介四.功分器與耦合器一.天線原理及應用天線輻射機理天線種類主要技術指標基站天線直放站天線1.天線輻射機理天線：無線電設備中用來向空間輻射或從空間接收電磁波的裝置。輻射：任何物體上有交變電流流動時就會產生電磁波向空間的輻射，且輻射形狀取決于電流分布形式。一般地，當物體尺寸遠小于波長?時輻射很微弱，當物體尺寸可與?相比擬時輻射能量較強。方向性函數(shù)：天線在空間各個方向上的輻射不可能是均勻的，輻射強度隨空間方向的變化由天線的方向性函數(shù)D(?,?)表示。定義為：單位立體角的輻射功率D(?,?)＝單位立

2、體角的平均輻射功率天線輻射通用計算式輻射場的計算公式若已知體積為V的物體表面電流分布函數(shù)表達式是矢量J(r′)，則該物體輻射到空間的電磁波E(r)由下式計算：E(r)＝???vJ(r′)·G(r-r′)dv其中，r′和r分別代表源點和場點矢量位置坐標G(r-r′)為已知的并矢Green函數(shù)2.天線種類天線的分類按用途分類：通信天線、電視天線、雷達天線、導航天線等。按工作頻段分類：中波天線、短波天線、超短波天線、微波天線等。按輻射特性分類：全向天線、定向天線、行波天線、表面波天線等。按外形分類：線狀天線、拋物面天線、螺旋天線、平板天線等。3.天線主要技術指標

3、方向圖波束寬度增益旁瓣電平極化形式電壓駐波比（VSWR）輸入阻抗前后比（F/B）方向圖距天線某一固定距離上（一般指遠場區(qū)），天線輻射電磁場隨角度坐標在空間分布的圖形。遠場條件：L>2D2/?（例如，若測試口徑為?1m、f0＝1GHz拋物面天線的方向圖，因為?＝c/f0=0.3m，所以測試方向圖時天線與發(fā)射源間的距離L>2D2/?=2?12/0.3=6.7m）常用的方向圖術語：場強方向圖：用輻射的電場強度表示的方向圖功率方向圖：用輻射的功率表示的方向圖歸一化方向圖：用最大值除以其余各項得到的方向圖E面方向圖：與電場平行平面內的圖形H面方向圖：與電場垂直平面內

4、的圖形（E平面和H平面稱為方向圖的主平面）輻射方向圖表達直角坐標極坐標三維方向圖方向圖描述示例直角坐標方向圖極坐標方向圖三維方向圖波束寬度方向圖通常都有兩個或多個瓣，其中輻射強度最大的瓣稱為主瓣。波束寬度－在主瓣最大輻射方向兩側，輻射強度降低3dB（功率密度降低一半）的兩點間的夾角定義為波束寬度（又稱波瓣寬度、主瓣寬度、半功率角或3dB寬度）。波束寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠，抗干擾能力越強。通常用?3dB或?0.5表示10dB波瓣寬度－顧名思義，它是方向圖中輻射強度降低10dB（功率密度降至十分之一）的兩個點間的夾角。?0.5極坐標方向圖直角坐標方

5、向圖?10dB?0.5波束寬度示意圖增益天線最大輻射強度與平均輻射強度之比。代表了天線輻射能量集中的程度。增益G＝物理含義：為在一定的距離上的某點處產生一定大小的信號，如果用理想的無方向性點源作為發(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，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說，與無方向性的理想點源相比，把輸入功率放大的倍數(shù)。4??最大輻射功率輻射總功率?天線效率?增益一般地，增益單位以dB表示，計算式為10log(G)。半波對稱振子的增益為G=2.15dBi。d

6、Bi這個單位表示比較對象是各向均勻輻射的理想點源。如果以半波對稱振子作比較對象，則增益的單位是dBd。因此，半波對稱振子的增益為G=0dBd（因為是自己跟自己比，比值為1，取對數(shù)得零值）。若4個半波對稱振子沿垂線上下排列，構成一個垂直四元陣的增益G=8.15dBi，則換算成dBd單位后的增益為G=8.15–2.15=6dBd。天線增益估算公式天線增益的若干近似計算式天線主瓣寬度越窄，增益越高。對于一般天線，可用下式估算其增益：G(dBi)=10log{32000/(2?3dB,E×2?3dB,H)}式中，2?3dB,E與2?3dB,H分別為天線在兩個主平面

7、上的波束寬度；32000是統(tǒng)計出來的經(jīng)驗值。對于拋物面天線，可用下式近似計算其增益：G(dBi)=10log{4.5×(D/λ0)2}式中，D為拋物面直徑，λ0為中心工作波長，4.5是統(tǒng)計出來的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。對于直立全向天線，有近似計算式G(dBi)=10log{2L/λ0}式中，L為天線長度，λ0為中心工作波長。旁瓣電平方向圖通常都有兩個或多個瓣，其中輻射強度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。旁瓣峰值與主瓣峰值之比稱為旁瓣電平，一般用分貝（dB）表示。主瓣旁瓣-13dB極化方向極化方向指的是在垂直于電磁波傳播方向的平面上，電場矢量端點運動的軌跡。示意

8、圖如下：電場矢量運行軌跡可分為線/圓/橢圓三種形式，分別對應于線極