天饋系統(tǒng)基本概念和天線安裝規(guī)范.doc

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1、天饋系統(tǒng)基本概念和天線安裝規(guī)范天饋系統(tǒng)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化中關(guān)鍵的一環(huán)，包含天線和與之相連傳輸信號(hào)的饋線。天饋系統(tǒng)的各種工程參數(shù)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和規(guī)劃時(shí)的設(shè)計(jì)是影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的根本因素。因此，理解、學(xué)習(xí)天饋系統(tǒng)的基本知識(shí)是非常重要的。下面就逐一介紹天饋系統(tǒng)的各種概念。1）天線的基本概念a)天線輻射電磁波的基本原理（基本電振子的場(chǎng)強(qiáng)疊加）；當(dāng)導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān)。在理論上，如果導(dǎo)線無(wú)限小時(shí)，就形成線電流元，線電流元又被稱為基本電振子。在天線理論中，分析往往都是從基本電振子開始的，因?yàn)槿魏伍L(zhǎng)度的線天線都可以分解為許多無(wú)限小的線電流元；而這些天線的

2、輻射場(chǎng)強(qiáng)就是線電流元的場(chǎng)強(qiáng)疊加，因此，天線的輻射能力是隨著天線的長(zhǎng)度變化而變化的。根據(jù)麥克斯韋方程，考慮線電流元遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)（輻射區(qū)）的情況，當(dāng)兩根導(dǎo)線的距離很接近時(shí)（左下圖），兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消，因此此時(shí)產(chǎn)生的總的輻射變得微弱。但如果將兩根導(dǎo)線張開（右下圖），這時(shí)由于兩導(dǎo)線的電流方向相同，由兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也相同，因而此時(shí)產(chǎn)生的輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度L遠(yuǎn)小于產(chǎn)生的電磁波的波長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線的電流很小，因而所產(chǎn)生的輻射也很微弱.；而當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就顯著增加，此時(shí)就能形成較強(qiáng)的輻射。我們把能產(chǎn)生較強(qiáng)輻射的直導(dǎo)線稱為振子。當(dāng)兩根導(dǎo)線的粗細(xì)和長(zhǎng)度相

3、等時(shí)，這樣的振子叫做對(duì)稱振子。當(dāng)振子的每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，全長(zhǎng)為二分之一波長(zhǎng)時(shí)，稱為半波對(duì)稱振子（見下圖）。當(dāng)振子的全長(zhǎng)與波長(zhǎng)相等的振子，稱為全波對(duì)稱振子。將振子折合起來(lái)的，稱之為折合振子。波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)一個(gè)1/2波長(zhǎng)的對(duì)稱振子在800MHz約200mm長(zhǎng)400MHz約400mm長(zhǎng)振子1/4波長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)對(duì)稱振子是工程中用到的最簡(jiǎn)單的天線，它可以作為獨(dú)立的天線使用，也可以作為復(fù)雜天線陣的組成部分或面天線的饋源。對(duì)稱振子的方向性比基本電振子強(qiáng)一些，但仍然很弱。因此，為了加強(qiáng)某一方向的輻射強(qiáng)度，往往要把好幾副天線擺在一起構(gòu)成天線陣。在GSM系統(tǒng)中，我們采用的就是各種類型的天線陣。a)

4、天線的方向圖和能量輻射方向的控制在實(shí)際的工程中，我們往往需要天線只接受或只向某一個(gè)方向發(fā)射。因此，我們需要各種各樣的具有方向性的天線。天線的方向性就是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來(lái)的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來(lái)表示.如下圖所示，這就是工程意義上的典型的方向圖。方向圖又分為水平方向圖和垂直方向圖兩種。Horizontalandverticalantennadiagramwithsomeantennaparameters頂視側(cè)視方向圖可用來(lái)說(shuō)明天線在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。那么，天線的輻射方向是如

5、何被控制的呢？在上一節(jié)中，我們了解到最簡(jiǎn)單的天線系統(tǒng)是“對(duì)稱振子”，因此，我們先看一下，一個(gè)單一的對(duì)稱振子的方向圖是什么樣的。如下圖所示，對(duì)稱振子具有“面包圈”形的方向圖。n實(shí)際工程中，為了把信號(hào)集中到所需要的地方，我們往往要求把“面包圈”壓成扁平的形狀（下圖），以此達(dá)到更集中的能量輸出。而對(duì)稱振子組陣能達(dá)到這一效果，增強(qiáng)能量的方向性。在陣中有4個(gè)對(duì)稱振子在接收機(jī)中就有4mW功率一個(gè)對(duì)稱振子,假設(shè)在接收機(jī)中有1mW功率側(cè)視n當(dāng)對(duì)稱振子組陣將輻射能控制成“扁平的面包圈”形狀后，在水平方向的能量就大大增加，增加的能量稱為”天線的增益”。由此引出“增益”的概念。在這兒增益=10log(4mW/1mW

6、)=6dBd更加集中的信號(hào)“增益”是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。n我們?yōu)榱藢⒛芰扛蛹校砂演椛淠芸刂凭劢沟揭粋€(gè)方向，達(dá)到扇形覆蓋的效果，我們可以將反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線。（如下圖）“全向陣”例如,在接收機(jī)中為4mW功率“扇形覆蓋天線”將在接收機(jī)中有8mW功率(頂視)天線在我們的“扇形覆蓋天線”中，反射面把功率聚焦到一個(gè)方向進(jìn)一步提高了增益。這里,“扇形覆蓋天線”與單個(gè)對(duì)稱振子相比的增益為10log(8mW/1mW)=9dBdn在這里，我們

7、注意到“dbd”這一單位，而dBd和dBi是有區(qū)別的。2.17dB對(duì)稱振子的增益為2.17dB一個(gè)各向同性的輻射器,在所有方向具有相同的輻射一個(gè)單一對(duì)稱振子具有面包圈形的方向圖輻射也就是說(shuō)：1dbd＝2.17dbi3dbd＝2.17dbi＋3db＝5.17dbia)天線的極化方向一個(gè)天線與對(duì)稱振子相比較的增益用“dBd”表示一個(gè)天線與各向同性輻射器相比較的增益用“dBi”表示例如:3dBd=5.1