天线基本原理.doc

电波传输及
天线基本原理
（适用于基站天馈线系统）
共 28页
传播： 在直视距离内进行的空间波传播故称为视距传播，
这种传播在直视距离内才
能稳定地接收信号。 直视距离与发射天线及接收天线的高度有关，
并受地球和地形的影响 （图
3）。简单的计算公式是：
R=(
Ht + Hr )
A
RT
O'
RR
B
发射天线高 Ht
接收天线高 H r
图 3 视距传播示意图
由于大气对电磁波的折射作用，有效传播直视距离为：
４
R=( Ht + Hr )
公式中 : R -------- 发射天线与接收天线之间的距离 ,Km;
Ht --------------- 发射天线的高度 ,m;
Hr --------------- 接收天线的高度 ,m。
多径传播： 移动通信使用的电波频段除了直接传播外， 遇到障碍物如山丘、 森林、地面、
建筑物还会产生反射。因此，到达接收天线的不仅有直射波，还有反射波，这种现象叫多径
传播。
由于多径传播使得信号场强分布和极化方向相当复杂， 我们应尽量避免造成多径传播及
其影响。为此移动通信系统采用空间分集或极化分集的措施进行改善。
绕射传播： 电波在传播途径上遇到障碍物时，总是力图绕过障碍物， 再向前传播， 这种
现象叫做电波的绕射。
超短波和微波的绕射能力较弱，在高大建筑物后面会形成电场“阴影区” ，信号质量受
到影响的程度不仅和接收天线距建筑物的距离及高度有关，还和频率有关。例如一个高 10m
的建筑物位于发射源和接收点之间，在距建筑物 200m处接收的信号质量几乎不受影响，但
在距建筑物 100m 处，接收信号场强将比无建筑物时明显减弱。这时，如果接收的是频率
200MHz左右的电视信号， 接收信号场强比无建筑物时减弱 16dB，当接收频率 700MHz左右的
电视信号时，接收信号减弱 20dB。如果建筑物的高度增加到 50m 时，则在距建筑物 1000m
以内，接收信号的场强都将受到影响。
总之，频率越高，建筑物越高，越靠近影响越大，相反频率越低，建筑物越矮，越靠远
影响越小。 因此，选择架设基站天线场地时， 必须按上述原则来考虑绕射传播可能产生的各
种不利因素，并尽量避免。
天线定义、参数、分类
天线 ：用来辐射或接收电磁波的装置称为天线。
天线的工作过程是发射机产生的高频震荡能量， 经过发射天线变为电磁波能量， 并向预定方向辐射， 通过媒质传播到达接收天线。 接收天线将接收到的电磁波能量变为高频震荡能
量送入接收机，完成无线电波传输的全过程。
天线的技术参数
全向天线： 指在水平面内基本上具有无方向的辐射特性，而在垂直面内则具有定向辐
射特性的天线。 （在水平方向图中，最大电平与最小电平的差应不超过 3dB）
定向天线 ：指一种在空间特定方向上具有比其他方向上更有效地发射或接收电磁波的天线。
远区场 ：天线的辐射场区分三个区域（图 4），近区（ kr?1）、远区（ kr?1 即λ /r?1）和中间区域。远区场是天线辐射电磁波的一个区域，也是接收区域，在此区域内，电场强度的
５
大小与离开天线的距离成反比。 （ k 为相位常数， k= ω ， 为磁导率、 为介电常数）
远场区
辐射近场
感应近场
图
天线的极化 ：天线的极化是指天线辐射电磁波的电场矢量的取向。
+ 45 度倾斜的极化 - 45 度倾斜的极化
图 5 极化示意图
特别值得一提的双极化天线， 它是在一副天线罩下具有正交极化的两副天线做在一起
的天线，它具有两个独立的波（见图 6）。
V/H ( 垂直 /水平 ) 倾斜 (+/- 45 ° )
图 6 双极化天线
线极化 ：当电磁波的电场矢量取向不变，电场矢量的取向为一