当前课程知识点:移动通信技术 > 第二章 天线与电波传播 > 2.1 移动通信天线技术 > 2.1.1 移动通信天线技术视频
同学们好
本知识点我们讲解移动通信中的天线技术
我们将从天线的作用 天线工作原理
和天线的极化三个方面进行讲解
1 天线的作用
发射天线把在电路里流动的高频电流
通过电磁感应转换成高频电磁波向外辐射
高频电流流过任何导体
导体内部的电子随着高频电流振动
在导体外面空间会感应激发电磁波
天线也把在空间的电磁波
通过感应转换成高频电流
这种天线称为接收天线
2 天线工作原理
天线是电磁波的换能器件
用以发射和接收电磁波
导线中有交变电流时
可以形成电磁波辐射
辐射能力与导线的长短和形状有关
若两导线位置距离很近
两导线产生的感应电动势相互抵消 辐射很微弱
若两导线张开 由于两导线电流方向相同
产生的感应电动势方向相同 辐射较强
当导线长度远小于波长时
导线中电流很小
辐射很微弱
当导线的长度增大到可以与波长相比拟时
导线上的电流就大大增加
形成较强的辐射
通常将产生显著辐射的直导线称为振子
由传输线理论可知
当导体长度为1/4波长的整数倍时
该导体在该波长的频率上呈现谐振特性
导体长度为1/4波长为串联谐振特性
导体长度为1/2波长为并联谐振特性
由于1/2波长的振子比1/4波长的振子长
所以1/2波长振子的辐射比1/4波长振子强
振子超过1/2波长虽然辐射继续加强
但由于超过1/2波长的部分的辐射是反相位
而对辐射有抵消的作用
因此总的辐射效果反而被打折扣
所以 通常的天线都采用1/4波长
或1/2波长的振子长度单位
这种由两根长度相同的导体
构成的天线就叫偶极天线
这是最简单 最基本的天线
其他的天线都可以等效成偶极天线的变形和叠加
两臂长度相等的振子称为对称振子
每臂长度为四分之一波长的振子称为半波振子
全长与波长相等的振子称为全波对称振子
将振子折合起来的称为折合振子
电波在真空中传播的速度是约每秒30万公里
但在不同的介质中有不同的传输速度
波长也不同
因而 在不同的介质中
天线的振子长度可以缩小
例如在空气中的缩短系数是0.98
有的介质的缩短系数很大
可以使天线大大缩小
但通常介质的电波损耗比真空和空气大
天线的效率并不高
同样的天线 工作频率越低 波长越长
则天线的振子也越长
天线也显得越庞大
3 天线的极化
电磁波在传播时其电场或磁场的方向
是有固定的规律的
称为电波的极化
电波的电场方向和地面垂直
称为垂直极化波
电波的电场与地面平行
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的衰减
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
因此 在移动通信系统中
一般均采用垂直极化的传播方式
随着新技术的发展
又出现了一种双极化天线
就其设计思想而言
一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式
性能上一般后者优于前者
因此目前大部分采用的是±45°极化方式
双极化天线组合了+45°
和-45°两副极化方向相互正交的天线
并同时工作在收发双工模式下
大大节省了每个小区的天线数量
同时由于±45°为正交极化
有效保证了分集接收的良好效果
其极化分集增益约为5dB
比单极化天线提高约2dB
同学们观察一下单极化和双极化的实物
单极化天线多采用垂直极化
双极化天线多采用±45°极化
下面看看圆极化天线
产生的电磁波的电场方向是旋转的
称为椭圆极化天线
若旋转过程中 电场的幅度保持不变
即称为圆极化天线
向传播方向看去顺时针方向旋转
则称为右旋极化天线
向传播方向看去逆时针旋转称为左旋极化天线
当来波的极化方向
与接收天线的极化方向不一致时
在接收过程中通常要产生极化损失
例如 当用圆极化天线接收任意线极化波
或用线极化波天线接收任意圆极化波时
都要产生3dB的极化损失 损失一半能量
当接收天线的极化方向
与来波的极化方向完全正交时
接收天线也就完全接受不到来波的能量
此时 成为来波与接收天线极化是隔离的
极化隔离代表馈送到一种极化的信号
在另外一种极化中出现的比例
电波的极化是由发射天线决定的
因此天线按其辐射电波的极化
分为水平极化和垂直极化天线
根据天线收发互逆
接收时天线也必须采用与发射同种极化天线
才能有最好的接收效果
学习了本知识点
请同学们思考
天线的作用是什么
什么是振子
其长度是怎样确定的
极化损失是怎样造成的
极端的情况会怎样
谢谢
-1 光荣与梦想
--1.光荣与梦想
--光荣与梦想讨论
-2 责任与担当
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--责任与担当讨论
-3 楷模与巨人
--3.电磁波三巨人
--楷模与巨人讨论
-4 情怀与事业
--情怀与事业讨论
-1.1 移动通信基本概念
--1.1.2 移动通信基本概念--作业
-1.2 移动通信系统的构成
--1.2.4 移动通信系统的构成--作业
-1.3 移动通信发展历史
--1.3.2 移动通信发展历史--作业
-1.4 移动通信的工作方式
-1.5 移动通信的标准化
-第一章 移动通信概述 单元测试
-2.1 移动通信天线技术
--2.1.4 移动通信天线技术--作业
-2.2 无线电波的传播
--2.2.3 无线电波的传播--作业
-2.3 移动信道的传播模型
-第二章 天线与电波传播 单元测试
-3.1 调制技术
--3.1.5 调制技术--作业
-3.2 多址技术
--3.2.3 多址技术--作业
-3.3 编码技术
--3.3.4 编码技术--作业
-3.4 抗衰落技术
--3.4.8 抗衰落技术--作业
-3.5 组网技术
-第三章 移动通信中的关键技术 单元测试
-4.1 GSM概述
--4.1.3 GSM概述--作业
-4.2 GSM系统结构与接口
-4.3 GSM主要技术
-4.4 GSM无线接口
-4.5 GSM系统管理
-4.6 GSM移动通信网络
-4.7 GSM的主要信令流程
-4.8 GSM编号与业务
-4.9 GSM设备及性能指标
-4.11 GPRS概述
-4.12 GPRS协议
-第四章 GSM/GPRS移动通信系统及设备 单元测试
-5.1 CDMA系统概述
-5.2 CDMA系统主要技术
-5.3 CDMA网络结构
-5.4 CDMA主要信令流程
-5.5 第三代移动通信
-第五章 CDMA和第三代移动通信系统 单元测验
-6.1 LTE概述
--6.1.3 LTE概述--作业
-6.2 LTE网络结构
--6.2.3 LTE网络结构--作业
-6.3 LTE空中接口
--6.3.3 LTE空中接口--作业
-6.4 LTE空口信道及分类
--6.4.3 LTE空口信道及分类--作业
-第六章 第四代移动通信系统 单元测验
-6.5 LTE关键技术
--LTE关键技术1
--LTE关键技术2
--LTE关键技术3
-6.6 LTE物理层
--LTE物理层
-6.7 LTE语音实现方式
-6.8 LTE主要信令流程
--6.5.3 LTE Service Request流程动画
-6.9 LTE新技术
-7.1 5G业务需求及应用场景
-7.2 5G标准化及其频谱
-7.3 5G网络架构
-7.4 5G网络部署
-7.5 5G核心网新技术
-7.6 5G物理层
-7.7 5G空口主要关键技术
-7.8 5G端到端切片
-第七章 下一代移动通信系统 单元测试
-8.1 移动通信网络优化简介
--8.1.4 移动通信网络优化简介--作业
-8.2 移动通信基站勘察与配置简介
--8.2.6 基站勘察与配置简介--作业
-8.3 移动互联网业务简介
--8.3.5 移动互联网业务简介--作业