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天线基本知识

       利用无线电波进行通信的由来已久,从最早的马可尼(Marconi)越洋电报到现在的移动通信,其间无线通信经历了从无到有,从简单到复杂,从点对点通信到无线通信网络,从低速数据报到高速多媒体通信。由于无线电波的覆盖特性,可以方便地构造各种无线通信系统,无线通信作为通信的一个组成部分,在整个通信领域中具有重要的作用,并成为具有全球性规模的通信产业之一。
       无线电波的传播具有覆盖的特性,可以很容易形成面的覆盖;利用高度的定向天线,无线电波又可以具有定向的特性,因此无线电波也可以作为点对点通信的传输媒介。由于无线传播环境的复杂性,无线电波的传播具有特殊性,不同的无线通信系统具有不同的传播环境,因此具有各自的特殊性,需要的传输技术也各异。一般来说.无线电波传播中可能会遇到电波的阻挡、反射、折射、绕射的影响,也可能会遇到诸如雨、雪、雾等天气的影响,因此对接收端而言,接收到的无线电波是一个随时间变化、多路径到达的信号,即时变多径的特性,利用各种方法来对抗无线传输中的多径时变成为无线通信技术的一大特色。另外,无线电波的传播环境是开放的,各种电波均有可能同时传播,因此无线通信又具有易受干扰的特性,通信的可靠与安全成为无线通信中的重要问题。为了避免系统间的互相干扰,所有无线通信系统使用规定的频率资源.频率资源一般由国际或国家的无线电管理部门来统一划分,不同的无线通信系统使用不同的无线频段。
天线
       不同的通信目的、通信手段构成了不同的无线传播环境.这是无线通信与有线通信最大的不同。例如,卫星通信的电波传播环境与地面移动通信系统的传播环境、微波中继通信的传播环境具有明显的不同。但是,应当看到各种无线通信系统均釆用无线电波传播,因此在电波的传播上也具有共性。
一、天线基本知识
       无线电发射机输出的射频信号,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,由天线接收下来(仅仅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。天线对于无线通信来说,起着举足轻重的作用。如果天线的选择(类型、位置)不好,或者天线的参数设置不当,都会直接影响通信质量。
1. 天线方向性
       天线的基本功能是把从馈线输入的能量向周围空间辐射出去,辐射的无线电波强度通常随空间方位不同而不同•根据天线辐射强度的空间分布特点可分为无方向性、全向天线和方向性(或定向)天线。无方向性天线指在三维空间不同方位辐射均匀的天线,如理想点源天线的辐射强度在与天线相同距离位置处电波强度处处相同。全向天线指在水平方向上表现为360。均匀辐射,而在垂直方向上允许非均匀辐射。定向天线泛指只在一定空间角度范围内具有强辐射的天线,定向天线的强辐射方向即为天线辐射的波束方向。
天线方向性
       天线通过天线的方向图来描述其方向性,方向图描述了在给定的方向并在相同距离处产生相同电波强度条件下,理想点源天线输入端所需功率与给定天线输入端所需功率的比值,通常用分贝表示。
2. 天线增益
        如无特别说明,天线增益是指在天线最大辐射方向,相同距离条件处,为产生相同电波强度,理想点源天线辐射所需功率与给定天线辐射所需功率比值,天线增益的通常以dBi表示,表明是相对于理想点源天线的增益。
        例如,如果用理想的无方向性点源作为发射天线,需要100W的输入功率,而用增益为G=13dBi=20的某定向天线作为发射天线时,输入功率只需100/20=5W。
天线
3. 波瓣宽度
       方向图通常具有两个或多个瓣,其中辐射强度最大的瓣称为主瓣,其余的瓣称为副瓣或旁瓣。在主瓣最大辐射方向两侧,辐射强度降低3dB(功率密度降低一半)的两点间的夹角定义为波瓣宽度(又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角)。波瓣宽度越窄,方向性越好,作用距离越远,抗干扰能力越强。
4. 天线的极化
        所谓天线的极化,就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为水平极化波。由于电波的特性,决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流,极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减.而垂直极化方式则不易产生极化电流,从而避免了能量的大幅衰减,保证了信号的有效传播。