06第六讲 补充

导读:的;水平极化---也是要被用到的。1双极化天线下图示出了另两种单极化的情况:+45°极化与-45°极化,它们仅仅在特殊场合下使用。这样,共有四种单极化了,见下图。把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起,或者,把+45°极化和-45°极化两种极化的天线组合在一起,就构成了一种新的天线---双极化天线。下图示出了两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线,

06第六讲 补充

的;水平极化---也是要被用到的。

1 双极化天线

下图示出了另两种单极化的情况:+45° 极化 与 -45° 极化,它们仅仅在特殊场合下使用。 这样,共有四种单极化了,见下图。 把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起,或 者, 把 +45° 极化和 -45° 极化两种极化的天线组合在一起,就构成了一种新的天线---双极化天线。

下图示出了两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线,注意,双极化天线有两个接 头. 双极化天线辐射(或接收)两个极化在空间相互正交(垂直)的波。

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2 极化损失

垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收,水平极化波要用具有水平极化特性的天线

来接收。右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接收,而左旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收。

当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时,接收到的信号都会变小,也就是说,发生

极化损失。例如:当用+ 45° 极化天线接收垂直极化或水平极化波时,或者,当用垂直极化天线接收 +45° 极化或 -45°极化波时,等等情况下,都要产生极化损失。用圆极化天线接收任一线极化波,或者,用线极化天线接收任一圆极化波,等等情况下,也必然发生极化损失------只能接收到来波的一半能量。 当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时,例如用水平极化的接收天线接收垂直极化 的来波,或用右旋圆极化的接收天线接收左旋圆极化的来波时,天线就完全接收不到来波的能量, 这种情况下极化损失为最大,称极化完全隔离。 3 极化隔离

理想的极化完全隔离是没有的。馈送到一种极化的天线中去的信号多少总会有那么一点点在

另外一种极化的天线中出现。例如下图所示的双极化天线中,设输入垂直极化天线的功率为10W,结果在水平极化天线的输出端测得的输出功率为 10mW。 6.1.5 天线的输入阻抗 Zin

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定义:天线输入端信号电压与信号电流之比,称为天线的输入阻抗。 输入阻抗具有电

阻分量 Rin 和电抗分量 Xin ,即 Zin = Rin + j Xin 。电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取,因此,必须使电抗分量尽可能为零,也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。事实上,即使是设计、调试得很好的天线,其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。

输入阻抗与天线的结构、尺寸以及工作波长有关,半波对称振子是最重要的基本天线 ,其输

入阻抗为 Zin = 73.1+j42.5 (欧) 。当把其长度缩短(3~5)%时,就可以消除其中的电抗分量,使天线的输入阻抗为纯电阻,此时的输入阻抗为 Zin = 73.1 (欧) ,(标称 75 欧) 。 注意,严格的说,纯电阻性的天线输入阻抗只是对点频而言的。 顺便指出,半波折合振子的输入阻抗为半波对称振子的四倍,即 Zin = 280 (欧) ,(标称300欧)。

有趣的是,对于任一天线,人们总可通过天线阻抗调试,在要求的工作频率范围内,使输入阻

抗的虚部很小且实部相当接近 50 欧,从而使得天线的输入阻抗为Zin = Rin = 50 欧------这是天线能与馈线处于良好的阻抗匹配所必须的。 6.1.6 天线的工作频率范围(频带宽度)

无论是发射天线还是接收天线,它们总是在一定的频率范围(频带宽度)内工作的,天线的频 带宽度有两种不同的定义------

一种是指:在驻波比SWR ≤ 1.5 条件下,天线的工作频带宽度; 一种是指:天线增益下降 3 分贝范围内的频带宽度。

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在移动通信系统中,通常是按前一种定义的,具体的说,天线的频带宽度就是天线的驻波比 SWR 不超过 1.5 时,天线的工作频率范围。

一般说来,在工作频带宽度内的各个频率点上, 天线性能是有差异的,但这种差异造成的性能 下降是可以接受的。

6.1.7 移动通信常用的基站天线、直放站天线与室内天线 1 板状天线天线的基本知识

无论是GSM 还是CDMA, 板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。这种天线的

优点是:增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能 可靠以及使用寿命长。 板状天线也常常被用作为直放站的用户天线,根据作用扇形区的范围大小,应选择相应的天 线型号。

a 基站板状天线基本技术指标示例

b 板状天线高增益的形成

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B. 在直线阵的一侧加一块反射板 (以带反射板的二半波振子垂直阵为例)

C. 为提高板状天线的增益,还可以进一步采用八个半波振子排阵

前面已指出,四个半波振子排成一个垂直放置的直线阵的增益约为 8 dB;一侧加有一个反 射板的四元式直线阵,即常规板状天线,其增益约为 14 --- 17 dB 。

一侧加有一个反射板的八元式直线阵,即加长型板状天线,其增益约为 16--- 19 dB . 不言而喻,加长型板

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