天线和无源模块培训资料(新员工2005)

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1、天线和无源模块介绍内容一.天线原理及应用二.滤波器产品三.POI简介四.功分器与耦合器一.天线原理及应用天线辐射机理天线种类主要技术指标基站天线直放站天线1.天线辐射机理天线：无线电设备中用来向空间辐射或从空间接收电磁波的装置。辐射：任何物体上有交变电流流动时就会产生电磁波向空间的辐射，且辐射形状取决于电流分布形式。一般地，当物体尺寸远小于波长时辐射很微弱，当物体尺寸可与相比拟时辐射能量较强。方向性函数：天线在空间各个方向上的辐射不可能是均匀的，辐射强度随空间方向的变化由天线的方向性函数D(,)表示。定义为：单位立体角的辐射功率D(,)＝单位立

2、体角的平均辐射功率天线辐射通用计算式辐射场的计算公式若已知体积为V的物体表面电流分布函数表达式是矢量J(r´)，则该物体辐射到空间的电磁波E(r)由下式计算：E(r)＝vJ(r´)·G(r-r´)dv其中，r´和r分别代表源点和场点矢量位置坐标G(r-r´)为已知的并矢Green函数2.天线种类天线的分类按用途分类：通信天线、电视天线、雷达天线、导航天线等。按工作频段分类：中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。按辐射特性分类：全向天线、定向天线、行波天线、表面波天线等。按外形分类：线状天线、抛物面天线、螺旋天线、平板天线等。3.天线主要技术指标

3、方向图波束宽度增益旁瓣电平极化形式电压驻波比（VSWR）输入阻抗前后比（F/B）方向图距天线某一固定距离上（一般指远场区），天线辐射电磁场随角度坐标在空间分布的图形。远场条件：L>2D2/（例如，若测试口径为1m、f0＝1GHz抛物面天线的方向图，因为＝c/f0=0.3m，所以测试方向图时天线与发射源间的距离L>2D2/=212/0.3=6.7m）常用的方向图术语：场强方向图：用辐射的电场强度表示的方向图功率方向图：用辐射的功率表示的方向图归一化方向图：用最大值除以其余各项得到的方向图E面方向图：与电场平行平面内的图形H面方向图：与电场垂直平面内

4、的图形（E平面和H平面称为方向图的主平面）辐射方向图表达直角坐标极坐标三维方向图方向图描述示例直角坐标方向图极坐标方向图三维方向图波束宽度方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣。波束宽度－在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波束宽度（又称波瓣宽度、主瓣宽度、半功率角或3dB宽度）。波束宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。通常用3dB或0.5表示10dB波瓣宽度－顾名思义，它是方向图中辐射强度降低10dB（功率密度降至十分之一）的两个点间的夹角。0.5极坐标方向图直角坐标方

5、向图10dB0.5波束宽度示意图增益天线最大辐射强度与平均辐射强度之比。代表了天线辐射能量集中的程度。增益G＝物理含义：为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为G=13dB=20的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需100/20=5W。换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。4最大辐射功率辐射总功率天线效率增益一般地，增益单位以dB表示，计算式为10log(G)。半波对称振子的增益为G=2.15dBi。d

6、Bi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源。如果以半波对称振子作比较对象，则增益的单位是dBd。因此，半波对称振子的增益为G=0dBd（因为是自己跟自己比，比值为1，取对数得零值）。若4个半波对称振子沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵的增益G=8.15dBi，则换算成dBd单位后的增益为G=8.15–2.15=6dBd。天线增益估算公式天线增益的若干近似计算式天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益：G(dBi)=10log{32000/(23dB,E×23dB,H)}式中，23dB,E与23dB,H分别为天线在两个主平面

7、上的波束宽度；32000是统计出来的经验值。对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：G(dBi)=10log{4.5×(D/λ0)2}式中，D为抛物面直径，λ0为中心工作波长，4.5是统计出来的经验数据。对于直立全向天线，有近似计算式G(dBi)=10log{2L/λ0}式中，L为天线长度，λ0为中心工作波长。旁瓣电平方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。旁瓣峰值与主瓣峰值之比称为旁瓣电平，一般用分贝（dB）表示。主瓣旁瓣-13dB极化方向极化方向指的是在垂直于电磁波传播方向的平面上，电场矢量端点运动的轨迹。示意

8、图如下：电场矢量运行轨迹可分为线/圆/椭圆三种形式，分别对应于线极