天線的基礎(chǔ)知識(shí)

1、天線的基礎(chǔ)知識(shí),概念辨析：dBm, dBi, dBd, dB, dBc,1、dBm dBm是一個(gè)考征功率絕對(duì)值的值，計(jì)算公式為：10lgP（功率值/1mw）。 [例1] 如果發(fā)射功率P為1mw，折算為dBm后為0dBm。 [例2] 對(duì)于40W的功率，按dBm單位進(jìn)行折算后的值應(yīng)為： 10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。,dBi和dBd是考征增益的值（功率增益

2、），兩者都是一個(gè)相對(duì)值， 但參考基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性天線，dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子， 所以兩者略有不同。一般認(rèn)為，表示同一個(gè)增益，用dBi表示出來比用dBd表示出 來要大2. 15。 [例3] 對(duì)于一面增益為16dBd的天線，其增益折算成單位為dBi時(shí)，則為18.15dBi （一般忽略小數(shù)位，為18dBi）。 [例4] 0dBd=2.15dBi。 [例5] GSM900天線增益可以為13dBd（15dBi），GS

3、M1800天線增益可以為 15dBd（17dBi)。,2、dBi 和dBd,dB是一個(gè)表征相對(duì)值的值，當(dāng)考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個(gè)dB時(shí)， 按下面計(jì)算公式：10lg（甲功率/乙功率） [例6] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。 也就是說，甲的功率比乙的功率大3 dB。 [例7] 7/8 英寸GSM900饋線的100米傳輸損耗約為3.9dB。 [例8] 如果甲的功率為46dBm，乙

4、的功率為40dBm，則可以說，甲比乙大6 dB。 [例9] 如果甲天線為12dBd，乙天線為14dBd，可以說甲比乙小2 dB。,3、dB,4、dBc,有時(shí)也會(huì)看到dBc，它也是一個(gè)表示功率相對(duì)值的單位，與dB的計(jì)算方法完全一樣。 一般來說，dBc 是相對(duì)于載波（Carrier）功率而言，在許多情況下，用來度量與 載波功率的相對(duì)值，如用來度量干擾（同頻干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、帶外干擾等） 以及耦合、雜散等的相對(duì)量值。 在采用dBc

5、的地方，原則上也可以使用dB替代。,頻率范圍天線適用的最高及最小頻率。增益增益是用來表示天線集中輻射的程度。天線在某一方向的增益定義為：在相同的輸入功率下，天線在某一方向某一位置產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的平方（E2）與無耗理想點(diǎn)源天線在同一方向同一位置產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的平方（E02）的比值，通常以G表示。G=E2/E02（同一輸入功率）同樣，增益也可以這樣來確定：在某一方向向某一位置產(chǎn)生相同電場(chǎng)強(qiáng)度的條件下，無耗理想點(diǎn)源天線的輸入功率（Pi

6、no）與天線的輸入功率（Pin）的比值，即稱為該天線在該點(diǎn)方向的增益。,G=Pino/Pin（同一電場(chǎng)強(qiáng)度）通常是以天線在最大輻射方向的增益作為這一天線的增益。增益通常用分貝表示。即：G=101gPino/Pin天線增益的計(jì)算：G=η4πS/λ2=η（π/λ）2D2式中，S-天線口徑面積（平方米）；λ-工作波長(zhǎng)（米）；D-拋物面口徑（即面口直徑）（米）；η-天線效率。,方向圖,如果反天線在各方向輻射擊的強(qiáng)度用從原點(diǎn)出發(fā)的矢量長(zhǎng)短來表示

7、，則連接全部矢量端點(diǎn)所形成的包絡(luò)就是天線的方向圖。它顯示出天線的在不同方向輻射的相對(duì)大小，這種方向圖稱為立體方向圖。矢徑的方向代表輻射的方向，矢徑的長(zhǎng)短代表輻射擊的強(qiáng)度。方向圖包含有許多波瓣，其中包含最大輻射方向的波瓣稱為主瓣。其它依次稱為第一副瓣，第二副瓣等。,主瓣寬度,定義為在方向圖上增益相對(duì)于最高增益下降3分貝的寬度，單位為度（弧度）。,副瓣電平,副瓣的最大值相對(duì)主瓣最大值的比，稱為副瓣電平，一般用分貝來表示，其定義為：101g

8、（副瓣最大值功率/主瓣最大值功率）如：副瓣最大值與主瓣最大值相應(yīng)功率之比為0.01,則副瓣電平為-20dB。,天線噪聲溫度,進(jìn)入天線的噪聲主要來銀河系的宇宙噪聲和來自大地、大氣的熱噪聲。不同口徑的天線、不同頻段、不同仰角和不同環(huán)境，天線的噪聲都不相同。在C波段，宇宙噪聲很小，主要是大地和大氣的熱噪聲。在Ku波段，這些噪聲也隨著頻率而增加。 同一仰角時(shí)，天線尺寸越大波束越窄，因此天線的噪聲溫度TA（K）越小，不 過隨著仰角加大，這種差別

9、變小。而同一天線尺寸時(shí)，天線仰角Φ越大，天線的噪聲溫度TA（K）越低，反之Φ越小，TA越高。這是因?yàn)檠鼋铅翟叫?，信?hào)穿過大氣層厚度越大，從而氣象噪聲、大氣噪聲越強(qiáng)。,電壓駐波比&回波損耗,電壓駐波比用來表述端口的匹配性能的。同一性能還可用回波損耗來表述。這兩個(gè)指標(biāo)定義如下，電壓駐波比：VSWR=(1+|r|)/(1-|r|) r ：為發(fā)射系數(shù) =ZL-Z0/ZL+Z0 ZL為輸入阻抗，Z0為理想阻抗回波損耗：RL=10l

10、og(入射功率/反射功率),效率（η）,輸入到天線的射頻功率，由于天線系統(tǒng)中的熱損耗、介質(zhì)損耗、感應(yīng)損耗（懸掛天線的設(shè)備及大地的感應(yīng)損耗）而消耗一部分，因此不能全部變?yōu)殡姶挪ㄝ椛涑鋈?。天線效率表示天線是否有效的轉(zhuǎn)換能量，是天線重要參數(shù)之一，發(fā)射天線的效率η是指真正射出去的功率Pr 與輸入到天線的總功率Pin（輻射功率Pr與天線損耗功率Ps的和）之比，即：η=Pr/Pin= Pr/（Pr+Ps）上式還可以用天線輸入端的輻射電阻Rro和

11、損耗電阻Rs表示。即：η=I×Rro/（I×Rro+ I×RS）= Rro/（Rro+ RS）可見，要提高天線輻射效率，應(yīng)設(shè)法提高輻射電阻，盡可能降低損耗電阻。從上面算式中很明顯的看出，天線效率總是小于1。,功率容量,天線發(fā)射所能承受的最大射頻功率，單位：瓦 W,極化方式,電磁波的極化形式可分為線極化波和圓極化波，線極化波又可分為水平極化和垂直極化波，圓極化波根據(jù)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向不同又可分為左旋和右旋圓極化

12、波。,輸入特性阻抗,天線輸入端的特性阻抗，單位：歐姆，Ω,軸向交叉極化隔離,不同極化的接收隔離，單位：分貝，dB,什么是二次諧波,諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí)，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波。諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù)，根據(jù)法國(guó)數(shù)學(xué)家傅立葉(M．Fourier)分析原理證明，任何重復(fù)的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波，每個(gè)諧波都具有不同的

13、頻率，幅度與相角。諧波可以I區(qū)分為偶次與奇次性，第3、5、7次編號(hào)的為奇次諧波，而2、4、6、8等為偶次諧波，如基波為50Hz時(shí)，2次諧波為lOOHz，3次諧波則是150Hz。,頻譜分析儀的RBW&VBW,底噪： -130～-140dBm，要保證看得到雜散不被頻譜儀的底噪所淹沒，又要保證頻譜儀里面最前面的mixer不會(huì)帶來新的雜散成分。 RBW是分辨率帶寬，VBW是視頻帶寬的意思。通過調(diào)整其參數(shù)可使你更清晰地讀取頻譜的各項(xiàng)指標(biāo)

14、。當(dāng)你測(cè)GSM信號(hào)時(shí),設(shè)RBW為300KHZ,VBW為10KHZ.測(cè)CDMA時(shí)RBW為30KHZ,VBW為100HZ.頻率帶寬設(shè)為2MHZ.RBW和VBW都會(huì)影響讀數(shù)，當(dāng)然RBW影響比較大。比如RBW為100kHz，那么讀出來的值就是以marker處的頻率為中點(diǎn)，左右50k帶寬內(nèi)的總共率。 VBW設(shè)置的小可以把噪聲平均消除掉。RBW和VBW如何設(shè)置，取決于你的測(cè)試測(cè)量目的。VBW的意思是視頻帶寬，指檢波器 后視頻濾波器的帶寬，用來平滑檢

15、波包絡(luò)。,分辨帶寬,通常的原則是：測(cè)量接收機(jī)分辨帶寬（末級(jí)中頻濾波器的3dB帶寬）應(yīng)等于參考帶寬。但為了提高測(cè)量的精確性、靈敏度和效率，分辨帶寬可以不同于參考帶寬。例如，在測(cè)量靠近中心頻率的發(fā)射分量時(shí)，有時(shí)就需要采用較窄的分辨帶寬。當(dāng)分辨帶寬小于參考帶寬時(shí)，測(cè)量結(jié)果應(yīng)為參考帶寬內(nèi)各分量的總和（其和應(yīng)為功率求和，除非特別要求雜散信號(hào)按照電壓求和或是按介值法判別）。當(dāng)分辨帶寬大于參考帶寬時(shí)，寬帶雜散發(fā)射的測(cè)量結(jié)果應(yīng)按帶寬比例進(jìn)行歸一化。但對(duì)