电磁波传播基本知识及天线原理.ppt

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电磁波传播基本知识及天线原理电磁波传播基本知识及天线原理StockCode:

2342.HK京信通信未来无限延伸一、一、电磁波传播基础知识电磁波传播基础知识三、三、天线天线主要性能参数主要性能参数二、天线辐射原理二、天线辐射原理四、天线分类四、天线分类无线电波的定义无线电波的定义一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识无线电波是一种信号和能量的传播形式，在传播过程中，电场和磁场在空无线电波是一种信号和能量的传播形式，在传播过程中，电场和磁场在空间中相互垂直，且都垂直于传播方向。

间中相互垂直，且都垂直于传播方向。

E、H、S满足右手螺旋满足右手螺旋特例：

特例：

垂直的线极化垂直的线极化随时间变化随时间变化随空间变化随空间变化无线电波的传播方向无线电波的传播方向一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识正交特性；电生磁、磁生电。

正交特性；电生磁、磁生电。

无线电波的无线电波的波长、频率与波长、频率与传播速度的传播速度的关系关系其中：

波长其中：

波长=C/f=C/f（式中，（式中，CC为光速，为光速，ff为工作频率，为工作频率，为波长为波长。

）。

）一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识要点在相同的介质中，不同频率下，天线的工作波长不同。

频率越高，在相同的介质中，不同频率下，天线的工作波长不同。

频率越高，波长越短。

波长越短。

天线的电性能与电长度（波长）对应。

物理长度则需要进行换算。

天线的电性能与电长度（波长）对应。

物理长度则需要进行换算。

l无线电波的无线电波的极化极化无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。

无线电波的极化是由电场矢量在空间运动的轨迹确象称为无线电波的极化。

无线电波的极化是由电场矢量在空间运动的轨迹确定的。

如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。

如果电定的。

如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。

如果电波的电场方向与地面平行，则称为水平极化波。

波的电场方向与地面平行，则称为水平极化波。

一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识特例：

线极化特例：

线极化垂直的、水平的垂直的、水平的一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识圆极化圆极化椭圆极化椭圆极化线极化线极化左旋、右旋；垂直、水平左旋、右旋；垂直、水平垂直方式垂直方式水平方式水平方式+45+45斜角斜角-45-45斜角斜角天线极化：

天线极化：

是指电场矢量在空间运动的轨迹。

是指电场矢量在空间运动的轨迹。

一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识特例：

线极化特例：

线极化垂直的、水平的、偏斜的垂直的、水平的、偏斜的双极化天线：

双极化天线：

由两组正交的辐射单元组成。

由两组正交的辐射单元组成。

一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识1、互补（完备不相关。

正交、互补（完备不相关。

正交/90度）度）（规划工作）（规划工作）2、相当（平衡工作。

、相当（平衡工作。

+45/-45）（胜任工作）（胜任工作）3、高效（、高效（XPD。

降低损耗）。

降低损耗）（专注工作）（专注工作）多径传播多径传播:

电波在传播过程中，除直接传播外，遇到障碍物（例如，山丘、电波在传播过程中，除直接传播外，遇到障碍物（例如，山丘、森林、地面或楼房等高大建筑物），还会产生反射和绕射。

因此，到达接森林、地面或楼房等高大建筑物），还会产生反射和绕射。

因此，到达接收天线的电磁波，不仅有直射波，还有反射波，绕射波、透射波，这种现收天线的电磁波，不仅有直射波，还有反射波，绕射波、透射波，这种现象就叫多径传输。

象就叫多径传输。

一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识由于多径传播使得信号场强分布复杂化，波动很大；也由于多径传输的影响，会使电波的极化方向发生变化（扭转），因此，有的地方信号场强增强，有的地方信号场强减弱，另外，不同的障碍物对电波的反射能力也不同。

为降低多径传输效应的影响，一般采用空间分集或极化分集空间分集或极化分集来接收。

极化扭转：

l空间分集：

单极化天线空间分集：

单极化天线极化分集：

双极化天线极化分集：

双极化天线接接收收信信号号强强度度接接收收距距离离一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识l绕射传播绕射传播电波在传播途径上遇到障碍物时，总会力电波在传播途径上遇到障碍物时，总会力图绕过障碍物，再向前传播。

这种现象叫图绕过障碍物，再向前传播。

这种现象叫做电波的绕射。

做电波的绕射。

信号质量受到影响的程度不仅和接收天线信号质量受到影响的程度不仅和接收天线距建筑物的距离及建筑物的高度有关，还距建筑物的距离及建筑物的高度有关，还和频率有关，频率越高，建筑物越高、越和频率有关，频率越高，建筑物越高、越近，影响越大。

相反，频率越低，建筑物近，影响越大。

相反，频率越低，建筑物越矮、越远，影响越小。

越矮、越远，影响越小。

一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识因此，选择基站场地以及架设天线时，一定要考虑到绕射传播可能产生的因此，选择基站场地以及架设天线时，一定要考虑到绕射传播可能产生的各种不利影响。

各种不利影响。

（要点：

近处、水平（要点：

近处、水平/垂直主波束垂直主波束+/-10dB+/-10dB内无遮挡）内无遮挡）京信通信未来无限延伸一、一、电磁波传播基础知识电磁波传播基础知识三、三、天线天线主要性能参数主要性能参数二、天线辐射原理二、天线辐射原理四、天线分类四、天线分类天馈系统简介基基基基站站站站天天天天线线线线在在在在整整整整个个个个网网网网络络络络建建建建设设设设中中中中占占占占经经经经费费费费比比比比例例例例不不不不到到到到3%3%3%3%，但但但但它对网络性能的影响却超过它对网络性能的影响却超过它对网络性能的影响却超过它对网络性能的影响却超过60%60%60%60%。

在在在在实实实实际际际际网网网网优优优优工工工工作作作作中中中中，通通通通过过过过天天天天线线线线的的的的选选选选择择择择与与与与调调调调整整整整是是是是简简简简单单单单但但但但收收收收效效效效最最最最大大大大的的的的方方方方法法法法。

强强化化天天线线的的性性能能和和品品质质起起着着四四两两拨拨千千斤斤的作用。

的作用。

天线天线防雷保护器防雷保护器主馈线（主馈线（7/87/8“）馈线卡馈线卡接地装置接地装置接头密封件接头密封件绝缘密封胶带，绝缘密封胶带，PVCPVC绝缘胶带绝缘胶带天线调节支架天线调节支架抱杆抱杆室外馈线室外馈线室内超柔馈线室内超柔馈线馈线过线窗馈线过线窗基站主设备基站主设备二、天线辐射原理二、天线辐射原理天线的定义天线的定义能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。

接收空间某特定方向来的电磁波的装置。

二、天线辐射原理二、天线辐射原理天天线线功功能能能量转化能量转化空间电磁波定向辐射（接收）定向辐射（接收）电缆内高频电流电缆内高频电流无线电设备效率要求效率要求-追追求高效率求高效率方向图要求方向图要求-满足特定空间分布要求满足特定空间分布要求进得去，进得去，出得来。

出得来。

天天天天线线线线的的的的辐辐辐辐射射射射原原原原理理理理天线的辐射原理天线的辐射原理二、天线辐射原理二、天线辐射原理半波振子是天线的基本辐射单元，波长越长，天线半波振子越大。

半波振子是天线的基本辐射单元，波长越长，天线半波振子越大。

天线半波振子天线半波振子二、天线辐射原理二、天线辐射原理1/41/4波波长半波振子半波振子（电长度）（电长度）水平面水平面垂直面垂直面1/41/4波波长1/21/2波波长半波振子示例：

半波振子示例：

二、天线辐射原理二、天线辐射原理天线辐射方向图天线辐射方向图用来表述天线在空间各个方向上所具有的发射和接收电磁波的能力。

一般为三维辐射立体图。

单个辐射单元单个辐射单元多单元阵列多单元阵列二、天线辐射原理二、天线辐射原理实际评判中是其转化成的二维平面图形，即水平实际评判中是其转化成的二维平面图形，即水平面方向图及垂直面方向图。

面方向图及垂直面方向图。

水平面水平面二、天线辐射原理二、天线辐射原理天线辐射方向图天线辐射方向图垂直面垂直面同一款基站天线有多种设计方案来实现。

同一款基站天线有多种设计方案来实现。

设计方案涉及到天线的以下四部分：

设计方案涉及到天线的以下四部分：

11、辐射单元（对称振子、辐射单元（对称振子oror贴片贴片阵元阵元）22、反射板（底板）、反射板（底板）33、功率分配网络（馈电网络）、功率分配网络（馈电网络）44、封装防护（天线罩）、封装防护（天线罩）馈电网络馈电网络天线组成部件天线组成部件二、天线辐射原理二、天线辐射原理振子振子反射板反射板天线罩天线罩京信通信未来无限延伸一、一、电磁波传播基础知识电磁波传播基础知识三、三、天线天线主要性能参数主要性能参数二、天线辐射原理二、天线辐射原理四、天线分类四、天线分类三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数无论天线还是其他通信产品，总是在一定的频率范围（频带宽度）内工作，其无论天线还是其他通信产品，总是在一定的频率范围（频带宽度）内工作，其取决于指标的要求。

通常情况下，满足指标要求的频率范围即可为天线的工作取决于指标的要求。

通常情况下，满足指标要求的频率范围即可为天线的工作频率。

频率。

一般来说，在工作频带宽度内的各个频率点上，天线性能是有差异的。

一般来说，在工作频带宽度内的各个频率点上，天线性能是有差异的。

因此，因此，在相同的指标要求下，工作频带越宽，天线设计难度越大。

在相同的指标要求下，工作频带越宽，天线设计难度越大。

天线工作频率天线工作频率辐射参数辐射参数主瓣；主瓣；副瓣；副瓣；半功率波束宽度；半功率波束宽度；增益；增益；波束下倾角；波束下倾角；前后比；前后比；交叉极化鉴别率；交叉极化鉴别率；上旁瓣抑制；上旁瓣抑制；下零点填充；下零点填充；天线辐射方向图天线辐射方向图三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数对网络的不同影响程度对网络的不同影响程度天线参数天线参数满足网络覆盖要求的满足网络覆盖要求的基础基础指标指标水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性垂直面波束宽度及电下倾角度垂直面波束宽度及电下倾角度前后比前后比增益增益能够提升网络通信质量的辅助指标能够提升网络通信质量的辅助指标交叉极化比交叉极化比上旁瓣抑制上旁瓣抑制对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标下零点填充下零点填充方向图圆度方向图圆度三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：

根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：

根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：

根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：

10dB波束宽度120（eg）峰值峰值-10dB峰值-10dB60（eg）峰值峰值-3dB峰值-3dB3dB波束宽度半功率波束宽度：

半功率波束宽度：

半功率波束宽度：

半功率波束宽度：

在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密度下降至一半时的角域宽度，也叫度下降至一半时的角域宽度，也叫度下降至一半时的角域宽度，也叫度下降至一半时的角域宽度，也叫3dB3dB3dB3dB波束宽度。

波束宽度。

波束宽度。

波束宽度。

水平面的半功率波束宽度叫水平面波束宽度；垂直面的半功率波束宽度水平面的半功率波束宽度叫水平面波束宽度；垂直面的半功率波束宽度水平面的半功率波束宽度叫水平面波束宽度；垂直面的半功率波束宽度水平面的半功率波束宽度叫水平面波束宽度；垂直面的半功率波束宽度叫垂直波束宽度。

叫垂直波束宽度。

叫垂直波束宽度。

叫垂直波束宽度。

三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数水平面波束宽度水平面波束宽度水平面波束宽度水平面波束宽度每个扇区的天线在最大辐射方向偏