天线性能参数详解

2021-04-26 11:21:59      点击:

天线是为了有效地将传输线送来的高频传导电流转变成空间的电磁波或反变换,将空间的电磁波转变成传输线中的信号功率;或者说将发射机的输出功率有效地转换成在自由空间传播的电磁波或将自由空间传播的电磁波有效地转换成接收机输入端的功率。对于简单的便携式移动通信设备,天线往往直接和收发信设备装在一起。在移动通信系统组网中,天线所占的比重虽然不大,但其作用却非常重要。

天线的组成

天线的系统方框组成如图2-4所示,天线具体形式近照如图


天线的参数

天线的的基本性能指标有如下几个:

(1)天线方向性图

将天线在发射空间内的信号强弱情况用图表的形式表现出来。

(2)天线的方向性系数、效率和增益

方向性系数定义为最大辐射功率密度和平均辐射功率密度的比值,用D来表示,显然,方向图越窄,能量越集中,方向性系数越大;天线效率指的是天线辐射功率与天线输入功率之比;天线增益指天线效率与方向性系数的乘积,用G来表示。

(3)天线的阻抗特性

天线通过馈线系统和发射机、接收机相连,因此,天线相对发射机是一个负载,而天线相对与接收机则是一个信号源。天线与馈线匹配的问题是由天线的阻抗特性来决定的。匹配则传输损耗小,不产生反射等损耗现象。

(4)天线的工作频带

在天线的工作频带内,天线的各种性能指标应在技术条件所允许的范围内,方向性图不能发生很大畸变,旁瓣不能增高,主瓣宽度不能增宽,增益不能下降,匹配不能变差等。

天线分类

移动通信天线的技术发展非常迅速,最初主要使用普通的定向天线和全向型移动天线,后来普遍使用机械天线,现在开始使用电调天线和双极化移动天线。

(1)全向天线:在水平方向上表现为360°都均匀辐射,在水平方向上无方向性,在垂直方向上表现为一定宽度的波束。全向天线一般应用于郊县大区制的站型、覆盖范围大。

(2)定向天线:在水平方向上表现为一定角度范围辐射。定向天线在移动通信系统中一般应用于小区制的站型、覆盖范围小、用户密度大、频率利用率高。一般在市区选择水平波束宽度B为65°的天线,在郊区可选择水平波束宽度为65°、90°、120°的天线。

(3)机械天线:使用机械调整下倾角度的天线。

(4)电调天线:使用电子调整下倾角度的天线。电子下倾的原理是通过改变共线阵天线振子的相位,改变垂直分量和水平分量的幅值大小,改变合成分量场强强度,从而使天线的垂直方向性图下倾。

(5)双极化天线:组合垂直、水平或+45°与-45°两副极化方向互相正交的天线并同时工作在收发双工模式下。