微波天线培训资料2017

ZHANG TIEJUN
天线基础
有效地辐射和接收无线电波的装置，称为天线。 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（ 仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。
B la h b la h b la h b la h
电视时代
电话时代
1920年代，英国人贝尔德成功进行了电视画 面的传送，被誉为电视发明人。 1962年， 美国发射第一颗人造卫星， 开启电视卫星传送的时代。
电报时代
1875年，贝尔发明史上第一支电话。 1895年，俄国人波波夫和意大利人马可尼 同时成功研制了无线电接收机。 1920年代，收音机问世。
1837年，美国人摩斯发明电报机。 1857年，横跨大西洋海底电报电缆完成。
VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)
回波损耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。回波损耗的值在0dB 到无 穷大之间，回波损耗越小表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。0表示全反射， 无穷大表示完全匹配。 对于微波天线，一般要求回波损耗大于17.7dB。
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一‘跳’：两个系统连接使用形成最小通信系 统 收发特性 收信频率高于发信频率的微波站为高站(N) 收信频率低于发信频率的微波站为低站(P)
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微波接力通信
微波通信系统由微波发信机、收信 机、天馈线系统、多路复用设备及 用户终端设备等组成的通信系统。
合路器 中频电缆
天线
ODU IDU
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什么是微波？
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什么是微波？
通信
雷达
射电天文
应用领域
环保科学
生物电磁学
电磁能应用
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什么是通信？
定义：
狭义：指人与人或人与自然之间 通过某种行为或媒介 进行的信息交流与传递 广义：指需要信息的双方或多方 在不违背各自意愿的情况下 无论采用何种方法，使用何种煤质 将信息从某方准确安全传送到另一方
接头型式
包装尺寸 天线抱杆 防雷
驻波比
极化方式 天线口隔离
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天线基础
天线基础－半波振子（Dipoles）
两臂长度相等的振子叫做对称振子。 每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子
ห้องสมุดไป่ตู้
Wavelength
1/4 Wavelength 1/2 Wavelength 1/4 Wavelength
微波天线培训资料
什么是微波？
微波
300M-3000GHz频率范围内的电磁波。
LF
MF
HF
VHF UHF SHF
Microwave
EHF 红外 可见 光 线
10Km
1Km
100m
10m
1m
10cm
1cm
1mm
f 30KHz 300KHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz
输入阻抗Impedance
一般天线的输入阻抗是50欧。
反射系数
回波损耗
匹配
驻波比
行波系数
天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与电流的比值。天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗， 这时馈线终端没有功率发射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓，天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电 抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。
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什么是通信？
发展简史
印刷时代
1044年，毕升发明活字印刷术。 1450年，日耳曼人古腾堡发明 金属活字印刷术。
文字书写时代
口语时代
形体时代
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什么是通信？
发展简史
网络时代
1955年，美国发行了第一部军用电子计算机。 1969年，美军建立阿帕网（ARPANET） 1983年，美国国防部将阿帕网分为军网和民 网，渐渐扩大为今天的互联网。 1993年，美国宣布兴建信息高速通路计划， 整合电脑、电话、电视媒体。
GAIN= 10log(4mW/1mW) = 6dBd
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天线基础
天线方向图（Pattern）
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天线基础 天线增益
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。
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天线基础
工作频段
以15GHz为例： 选用14.40－15.35GHz天线。 工作带宽＝15.35－14.40＝0.95GHZ 中心频率=（15.35+14.40）/2 =14.875GHZ 绝对带宽=工作带宽 相对带宽=绝对带宽/中心频率*100%
天线基础
电压驻波比（VSWR）
否则就会有反 射波产生，流 向信号源
微波传输线的阻 抗必须与天线的 输入阻抗匹配
由反射波和入射 波合成而产生的 称为－驻波
驻波信号振幅 的最大值与最 小值之比称为 －电压驻波比 VSWR 它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。驻波比为1，表示完全匹配；驻 波比为无穷大表示全反射，完全失配。对于微波天线，一般要求驻波比小于1.3 。
天线基础
伪装天线
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微波天线
微波抛物面天线
• 微波标准抛物面天线 •微波非标准抛物面天线 • 微波平板天线 • 微波抛物面天线 • 其他形式的微波面天线
微波面天线
微波天线
• 微波线天线 • 微波面天线
天线
• 微波天线 • 非微波天线
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微波天线
馈源
抛物面天线
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天线基础
天线罩材料 PVC, ABS, fiberglass等 防晒、防冻，防盐雾，阻燃，抗老化等
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天线基础
天线外观颜色
Good-looking, environmentprotecting
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天线基础
伪装天线
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天线基础
输入阻抗Impedance
匹配和失配例
电缆
50 ohms
天线 50 ohms 80 ohms
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天线基础
回波损耗 Return Loss
Forwarda: 10W 50 ohms 80 ohms 9.5 W
Backward: 0.5W
Return Loss： 10log(10/0.5) = 13dB
BJ320 7.112*3.556
BJ400 5.69*2.845
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微波天线
极化
垂直极化
水平极化
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微波天线
前后比
Frequency ranges
range6
range5 range4 range3 range2 range1 0
Range Frequency
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天线基础
前后比
后向功率
前向功率
方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比，记为 F / B 。前后比越 大，天线的后向辐射（或接收）越小。前后比F / B 的计算十分简 单--- F / B = 10 Lg {（前向功率密度） /（ 后向功率密度）}
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天线基础
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微波通信
微波通信
不需要固体介质 两点间直线距离内无障碍
利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离
定义
使用微波进 行的通信
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微波通信
微波通信
微波接力通信
对流层散射通信
卫星通信
空间通信
移动通信
（工作于微波频段）
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微波接力通信
反射面
作为产品，抛物面天线还包括以下主要组件：
挂架
天线罩
加强杆
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微波天线
微波天线分类
偏馈
前馈
弯波导
抛物面天线
溅散板
后馈
卡塞格林
栅格
环焦
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微波天线
天线原理
前馈天线原理
后馈天线原理
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微波天线
矩形波导
D型
BJ48
BJ70
BJ84
BJ100
波束宽度（Beamwidth）
3dB Beamwidth Peak - 3dB
10dB Beamwidth Peak - 10dB
60° (eg)
Peak
120° (eg)
Peak
Peak - 3dB
Peak - 10dB
方向图通常都有两个或多个瓣，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 3 dB（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。 还有一种波瓣宽度，即 10dB波瓣宽度，顾名思义它是方向图中辐射强度降低 10dB （功率密 度降至十分之一） 的两个点间的夹角
10
1 3-14
20
2 14-20
30
3 20-24
40
4 24-30
50
5 30-47 6
60
(GHz)
47-60
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微波天线
增益与半功率角
G=20.417+20*logD(m)+20*logf(GHz)+10*log%
λ(m)
θ= 70 * D (m)
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天线基础
定向天线增益
dBi vs. dBd
dipole isotropic
定向天线
PLAN VIEW
dB Gain ref Dipole (dBD)
dB Gain ref isotropic (dBi) 0dBi (ref)
0dBD (ref)
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天线基础
双极化天线
V/H (Vertical/Horizontal)
Slant (+/- 45°)
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天线基础
天线口隔离
10log(1000mW/1mW) = 30dB
1000mW ( 1W)
1mW
理想的极化完全隔离是没有的。馈送到一种极化的天线中去的信号多少总会有那么 一点点在另外一种极化的天线中出现。 例如下图所示的双极化天线中，设输入垂直极化天线的功率为1W，结果在水平极化 天线的输出端测得的输出功率为 1mW，则隔离度为30dB.
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天线基础
电磁波的传播
振 子 电场
磁场 电场 电波传输方向
磁场 电场
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天线基础
接收天线
可逆性
互易原理
发射天线
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天线基础
1.发射天线 2.接收天线
工作 性质
结构 形式
1.线天线 2.面天线
天线
1.超长波天线 2.长波天线 3.中波天线 4.短波天线 5.超短波天线 6.微波天线 1.通信天线 2.广播天线 3.电视天线 4.雷达天线
工作 波长
用途
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天线基础
天线参数
电性能参数
工作频段
机械参数
尺寸 重量 外观颜色 工作温度 存储温度
增益
方向图 水平、垂直波瓣3dB宽度 下倾角
前后比
旁瓣抑制与零点填充 输入阻抗
风载
迎风面积
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天线基础
天线极化方式（Polarization）
垂直极化
水平极化
+ 45倾斜极化
- 45倾斜极化
极化是指电磁波在传播的过程中，其电场矢量的方向和幅 度随时间变化的状态。接收天线的极化方向只有同被接收 的电磁波的极化形式一致时，才能有效地接收到信号。
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天线基础
1/2 Wavelength
Dipole
1900MHz ：166mm
800MHz ：333mm
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天线基础
半波振子（Dipoles）辐射图
1个 dipole
接收功率(received power)：1mW
Multiple dipole matrix
Received power：4 mW
法兰盘
BJ84
BJ100
BJ220
BJ320
BJ120
B型
BJ140
U型
BJ400
型号 尺寸
BJ48 47.549*22.149
BJ70 34.849*15.799
BJ84 28.5*12.6
BJ100 22.86*10.16
BJ120 19.05*9.525
BJ140 15.799*7.899
BJ220 10.668*4.318
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。
理想点源（无耗均匀辐射器）
2.15dB
半波振子
eg:
0dBd = 2.15dBi
注意：天线只是无源传输器件，不能放大能量！
ZHANG TIEJUN
天线基础
天线增益与方向图的关系
方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。
全向天线增益与垂直波瓣宽度