众所周知,在无线电通信系统运行的过程中,天线主要用于对无线电波的接受和输送,它是无线电通信系统中不可缺少的部件之一。但是,它是怎样来接受和发射无线电波的呢?为此我们就要对天线的工作原理进行详细的分析。天线的工作原理主要和磁场的变化有着十分密切的关系,而所谓的磁场变化则是指有电场引起的,磁场作用于电场所发生的电磁波变化,其中电磁波的波动具有辐射性,可以用来对信息的传递,而天线这是通过对辐射出来的电磁波进行感知,让电磁波在传播的过程中,具有一定的方向性,从而满足电磁波信息接收的相关要求。天线的天线选择还需要考虑天线的耐候性和耐久性等因素。上海定位时间天线滤波器
无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由天线接下来(**接收很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机。可见,天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备,没有天线也就没有无线电通信。天线品种繁多,以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。对于众多品种的天线,进行适当的分类是必要的:按用途分类,可分为通信天线、电视天线、雷达天线等;按工作频段分类,可分为短波天线、超短波天线、微波天线等;按方向性分类,可分为全向天线、定向天线等:按外形分类,可分为线状天线、面状天线等;等等分类。导航天线LNA天线的天线功率是指其能够处理的最大功率。
空间分集是利用场强随空间的随机变化实现的。在移动通信中,空间略有变动就可能出现较大的场强变动。空间的间距越大,多径传播的差异就越大,所收场强的相关性就越小,在这种情况下,由于深衰落难得同时发生,分集便能把衰落效应降到**小。为此必须确定必要的空间间隔。通常根据参数设计分集天线,与实际天线高度h和天线间距D的关系为:对于水平间隔放置的天线,的取值一般为10。例如天线高度为30米,则当天线间隔约3米时,可得到较好的分集增益。另外,垂直天线间隔大于水平天线间隔。目前工程中常见的空间分集天线由两副(收/发,收)或者三副(收,发,收)组成。
传统无线基站的比较大弱点是浪费无线电信号能量,在一般情况下,只有很小一部分信号能量到达收信方。此外,当基站收听信号时,它接收的不仅是有用信号而且还收到其它信号的干扰噪声。智能天线则不然,它能够更有效地收听特定用户的信号和更有效地将信号能量传递给该用户。不同于传统的时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)或码分多址(CDMA)方式,智能天线引入了第四维多址方式:空分多址(SDMA)方式。在相同时隙、相同频率或相同地址码情况下,用户仍可以根据信号不同的空间传播路径而区分。智能天线相当于空时滤波器,在多个指向不同用户的并行天线波束控制下,可以***降低用户信号彼此间干扰。具体而言,智能天线将在以下方面提高未来移动通信系统性能:(1)扩大系统的覆盖区域:(2)提高系统容量:(3)提高频谱利用效率;(4)降低基站发射功率,节省系统成本,减少信号间干扰与电磁环境污染。 天线的天线辐射图描述了其辐射能力的方向性。
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**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比较大,称极化完全隔离。 天线的天线极化应与信号源的极化匹配。北京结构天线设计
天线的天线选择还需要考虑天线的成本和可靠性等因素。上海定位时间天线滤波器
天线增益是指:在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,它是选择基站天线**重要的参数之一。一般来说,增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度,而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要,因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围,或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程,增加天线的增益能司时减少双向系统增益预算余量。另外,表征天线增益的参数有Bd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益,在各方向的辐射是均匀的;dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+。相同的条件下,增益越高,电波传播的距离越远。一般地,GSM定向基站的天线增益为18dBi,全向的为11dBi。 上海定位时间天线滤波器