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请问3dB 波束宽度是相对于哪个增益

时间: 2023-03-25 22:02:41 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 88次

请问3dB 波束宽度是相对于哪个增益

基站工程安装实验原理

图1 dBi与dBd的不同参考示意图

0dBd=2.15dBi

目前国内外基站天线的增益范围从0dBi到20dBi以上均有应用。用于室内微蜂窝覆盖的天线增益一般选择0-8 dBi,室外基站从全向天线增益9dBi到定向天线增益18dBi应用较多。增益20dBi左右波束相对较窄的天线多用于地广人稀的道路等方向性较强的特殊环境的覆盖。

2 辐射方向图

基站天线辐射方向图可分为全向辐射方向图和定向辐射方向图两大类,分别被称为全向天线和定向天线。如图 2所示,左边所示分别为全向天线的水平截面图和立体辐射方向图;右边所示分别为定向天线的水平截面图和立体辐射方向图。全向天线在同一水平面内各方向的辐射强度理论上是相等的,它适用于全向小区;图中红色所示为定向天线罩中的金属反射板,它使天线在水平面的辐射具备了方向性,适用于扇形小区。

图2 空间辐射方向图(全向天线和定向天线)

3 波瓣宽度

3.1 水平波瓣宽度

在天线的水平面(垂直面)方向图上,相对于主瓣最大点功率增益下降3dB的两点之间所张的角度,定义为天线的水平(垂直)波瓣宽度,也称水平(垂直)波束宽度或者水平(垂直)波瓣角。天线辐射的大部分能量都集中在波瓣宽度内,波瓣宽度的大小反映了天线的辐射集中程度。

全向天线的水平波瓣宽度为360°,而定向天线的常见水平波瓣宽度有20°、30°、65°、90°、105°、120°、180°多种(如图 3)。

图3 基站天线水平波瓣3dB宽度示意图

各种水平波瓣宽度的天线有相应的适用环境,水平波瓣宽度为20°、30°的天线一般增益较高,多用于狭长地带或高速公路的覆盖;65°天线多用于密集城市地区典型基站三扇区配置的覆盖,90°天线多用于城镇郊区地区典型基站三扇区配置的覆盖,105°天线多用于地广人稀地区典型基站三扇区配置的覆盖,如图 2?4所示。120°、180°天线多用于角度极宽的特殊形状扇区的覆盖。

图4 基站天线三扇区覆盖示意

3.2 垂直波瓣宽度

天线的垂直波瓣3dB宽度与天线的增益、水平3dB宽度密不可分。基站天线的垂直波瓣3dB宽度多在10°左右。一般来说,在采用同类的天线设计技术条件下,增益相同的天线中,水平波瓣越宽,垂直波瓣3dB越窄。

较窄的垂直波瓣3dB宽度将会产生较多的覆盖死区(盲区),如图5所示,同样挂高的二副无下倾天线中,垂直波瓣较宽天线产生的覆盖死区范围长度为OX″,小于垂直波瓣较窄天线产生的死区范围(长度为OX)。

图5 基站天线垂直波瓣3dB宽度的选取示意图

4 极化方式

基站天线多采用线极化方式,如图 6。其中单极化天线多采用垂直线极化;双极化天线多采用±45°双线极化。双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的(如图 7),采用双线极化天线,可以大大减少天线数目,简化天线工程安装,减少天线占地空间,降低成本。

图6 基站天线常用极化方式

图7 双极化基站天线示意图

5 下倾方式

为了加强对基站近区的覆盖,尽可能减少死区,同时尽量减少对其它相邻基站的干扰,天线应避免过高架设,同时应采用下倾的方式。图 8中,低架天线产生的死区范围为OX″,下倾天线产生的死区范围为OX′4,均小于高架无下倾天线的死区范围OX。

天线下倾有多种方式:机械下倾、固定电调下倾、可调电调下倾、遥控可调电调下倾等。其中机械下倾只是在架设时倾斜天线,多用于角度小于10°的下倾,当再进一步加大天线下倾的角度时,天线方向图可能发生畸变,引起天线正前方覆盖不足同时对两边基站的干扰加剧,如图 9所示。机械下倾的另一个缺陷是天线后瓣会上翘,对相临扇区造成干扰,影响近区高层用户的通话质量。

电调下倾天线的下倾角度范围较大(可大于10°),天线方向图无明显畸变,天线后瓣也将同时下倾,不会造成对近端高楼用户的干扰。

图8 基站天线下倾对比示意

图9 基站天线下倾方式对比

6 天线的前后比

天线的前后比指标与天线反射板的电尺寸有关,较大的电尺寸将提供较好的前后比指标。如水平波瓣宽65°的天线水平尺寸大于水平波瓣宽90°的天线,所以,水平波瓣宽65°的天线前后比一般会优于水平波瓣宽90°的天线。

室外基站天线前后比一般应大于25dB,微蜂窝天线由于尺寸相对较小的缘故,天线的前后比指标应适当放宽。

7 旁瓣抑制与零点填充

由于天线一般要架设在铁塔或楼顶高处来覆盖服务区,对垂直面向上的旁瓣应尽量抑制,尤其是较大的第一副瓣,以减少不必要的能量浪费;同时要加强对垂直面向下旁瓣零点的补偿,使这一区域的方向图零深较浅,以改善对基站近区的覆盖,减少近区覆盖死区和盲点。图10是基站天线有无零点填充效果的对比,其中第一张图为没有零点填充的地面信号强度效果图,第二张图为有零点填充的效果图,横坐标为离开基站的距离,纵坐标为地面信号强度值。

天线零点填充值=(垂直第一下零点幅值/最大辐射方向幅值)%

=20log(垂直第一下零点幅值/最大辐射方向幅值)dB

为确保对服务区的良好覆盖,严格地说,不具备旁瓣抑制与零点填充特性的天线是不能使用的。

图10 基站天线有无零点填充效果对比示意

8 端口间隔离度

当使用多端口天线时,各个端口之间的隔离度应大于30dB。如双极化天线的两个不同极化端口,室外双频天线的两个不同频段端口之间,以及双频双极化天线的四个端口之间,隔离度应大于30dB。

说完基站天线原理,我们再来系统的认识下井盖基站。

一次完整的井盖基站建设全过程

向来基站多为塔式, 但井盖基站尚属罕见。今天,我们来深度扒一扒井盖基站从规划、建设到优化全过程,解开大家的疑惑。

密集城区站址资源稀缺和新站寻址补盲补热之间的矛盾日益突出,为此,岳阳移动携手爱立信试点新型井盖基站,把4G建设工作向地下扩展。

首先,对井盖介绍一下:

▲井盖式专用天线

▲特制精密承重防水柜

下面来看具体内容:

坐标:岳阳市电业局小区。该小区已有三十年悠久历史,建筑密度大,人流量多,商业和地理位置极佳。然而,由于业主强烈反对新建室外基站和肉眼可见的室分外打天线,导致深度覆盖严重不足。

专业描述如下:

住宅区域覆盖信号较差,平均RSRP为-100.81dBm,平均SINR为6.25dB,平均上传速率3.09Mbps,平均下载速率13.46Mbps,楼道内深度覆盖较差,基本RSRP都小于-105dBm,引起部分用户投诉上网速度较慢。

尽管人民群众反对建室外基站,但我们决不能置通信难这个问题于不顾。

为此,岳阳移动公司网优中心对现场进行了多次可行性勘查

经过反复调研、多次讨论

最后,决定采用最新型的井盖覆盖系统解决现场实际覆盖需求。

说干就干,直接进入施工现场...

整个安装过程隐蔽性好,工程实施快,还没有阻工。

实际上,从入场建设到站点开通,再到完成测试,只花了一天。

施工后的无线环境情况...

效果到底怎么样?这是大家都关注的问题。

这是室外DT测试前后对比图...

从覆盖到速率,改善效果明显。

这是室内CQT前后测试对比图...

性能良好,说明井盖基站可解决室内深度覆盖不足问题。

另外,在对井盖基站上下行峰值速率测试时发现,其现场测试下载峰值为110.5Mbps,上传峰值为10.3Mbps,在速率性能方面与宏站相当。

最后,是大家最关心的问题,会不会被水淹?

据悉,该井盖系统开通4天,期间历经雨雪以及低温等恶劣天气,各项KPI指标均正常,体现了该系统的稳定性。

此次湖南岳阳移动试点新型井盖覆盖系统,成功规避了建站难问题,解决了长期存在的信号深度覆盖问题,群众表示很满意,客户回访纷纷表示速率得到明显提升。为此,总结该方案的6大特点如下:

(1)天线体积小,重量轻,易选址。

(2)施工便捷,本案例在8个小时内施工完成。

(3)基站隐形,不易引起附近业主注意,甚至在施工过程中全程无阻工。

(4)深度覆盖和弱覆盖问题明显改善;

(5)有效覆盖半径150M;

(6)系统运行稳定,基于专业设计的防水柜可经受恶劣自然环境考验。

(1)天线体积小,重量轻,易选址。

(2)施工便捷,本案例在8个小时内施工完成。

(3)基站隐形,不易引起附近业主注意,甚至在施工过程中全程无阻工。

(4)深度覆盖和弱覆盖问题明显改善;

(5)有效覆盖半径150M;

(6)系统运行稳定,基于专业设计的防水柜可经受恶劣自然环境考验。

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你感染新冠了吗?
16.1w人表态
感染了
没有

已经感染了,身体不适中

目前没有但是快了

济南的阴性快清零了,十个人得有七个人感染跟感冒症状一样,当嗓子疼得第二天就高烧到39度多

如果被感染了,扛两天就没事了

不是人人都会感染新冠,就像不是人人都会感染感冒一样!不感染的是大多数。

尽可能的采取措施不感染上新冠,这是个要复发的慢性病。

这似乎与感冒差别不大,这个会高烧,一般都是38.9度,嗓子痛,有黄痰,会有一天头痛,但不是很长的时间,会很犯困,发烧吃布洛芬就可以,一粒即可退烧,然后好很多,别的药不用吃,平时注意多喝热水就好,然后就这样一天比一天的好,不到十天即可痊愈

感染第五天了,基本上没什么事了,除了有点无力,有点咳嗽,头晕之外,没啥了,但是过程忒痛苦啊,根本就不是想的那样,跟小感冒一样,我开始就是快速发烧,在我还没反应过来的时候烧到四十度,然后一夜几乎不退,也没办法睡觉,腰疼的快断了,腿也感觉不是自己的了,一会儿冷的发抖,一会儿又热,好不容易熬到天亮,脑袋炸了一样疼,眼睛疼的没办法看手机,连朋友关心得微信都没法回,然后就经历反复发烧,因为吃了药就会退下去一会,但是在烧起来很吓人,反正我最多烧到40.5摄氏度,整个人都恍惚了,因为只有自己在家,真的是崩溃了,崩溃大哭,不能吃东西,闻到味道就想吐,根本没办法勉强,走路打晃,得扶着墙走路,哎,反正就是太痛苦了,我甚至觉得自己要不行了,差点打120,后来我妈妈给我物理降温,按脑袋,搓酒精,不知道是真管事,还是心里作用,真觉得好很多,我觉得其实还是因为有妈妈在身边陪着我,反正还好,烧了一天一夜,就突然退烧了,体温保持36.5-37.2之间,第三天就开始肿嗓子,疼到你怀疑人生那种,一夜之间没办法说话了,咳嗽出的痰都是血丝,但是还好还好,就一天一夜的时间,就好了,好像每次症状都是一天一夜,太神奇了,现在就是剩下咳嗽了,估计有两天也就康复了,最后劝大家,还是得注意防护,能不阳还是不阳,别有那

天线的波束宽度是指什么

波束宽度分为水平波束宽度和垂直波束宽度,定义如下:

水平波束宽度:在水平方向上,在最大辐射方向两侧,辐射功率下降3dB的两个方向的夹角。

垂直波束宽度:在垂直方向上,在最大辐射方向两侧,辐射功率下降3dB的两个方向的夹角。

信号的波束宽度,指的是在最大辐射方向两侧,辐射功率下降3dB的两个方向的夹角,对于扫描信号部分扫描信号的波束宽度控制和扫描信号幅值控制问题。扫描信号的包络形式为sinx/x,直接采用计算方式实现,占用资源太大,且运算速度很慢,综合考虑,采用查找数据表的方式实现。


扩展资料

天线选择原理:

根据组网的要求建立不同类型的基站,而不同类型的基站可根据需要选择不同类型的天线。选择的依据就是上述技术参数。

比如全向站就是采用了各个水平方向增益基本相同的全向型天线,而定向站就是采用了水平方向增益有明显变化的定向型天线。一般在市区选择水平波束宽度为65°的天线,在郊区可选择。

水平波束宽度为65°、90°或120°的天线(按照站型配置和当地地理环境而定),而在乡村选择能够实现大范围覆盖的全向天线则是最为经济的。

参考资料来源:百度百科-波束宽度

波瓣宽度是定向天线常用的一个很重要的参数,它是指天线的辐射图中低于峰值3dB处所成夹角的宽度(天线的辐射图是度量天线各个方向收发信号能力的一个指标,通常以图形方式表示为功率强度与夹角的关系).天线垂直的波瓣宽度一般与该天线所对应方向上的覆盖半径有关。
天线增益:某一方向上的天线增益是指该方向上的 功率通量密度和理想点源 或 半波振子在最大辐射方向上的功率通量密度之比。 水平波束宽度:在水平方向上,在最大辐射方向2侧,辐射功率下降3dB的两个方向的夹角。
垂直波束宽度:在垂直方向上,在最大辐射方向2侧,辐射功率下降3dB的2个方向的夹角。 单级化天线和双极化天线的区别在于一根双极化天线等于2根单极化天线。 当电磁波在空间传播时,其电场强度矢量的方向具有固定的规律,这种现象称为电磁波的极化。 极化方式是卫星电视信号的电磁场振动方向的变化方式。极化方式分为垂直极化和水平极化。
极化方向:天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人为规定:电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。 天线对空间不同方向具有不同的辐射或接受能力,这就是天线的方向性。 衡量天线方向性通常使用方向图,在水平方向上,辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线,有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。

相控阵雷达的工作原理是什么

相控阵雷达的工作原理,阵列间波束形成(DBF)

下面考虑8个间距λ/2(波长一半)的天线,他们作波束形成的仿真和结果讨论,波位指向是【0°,10°,20°,30°,40°,50°】.

(一)不考虑天线单元方向图和窗函数,只考虑天线间的相位矢量合成的简单情况。

结果如下图(matlab源码见下文)。特点大概有以下几点:

A 各个波位的最强峰值相同(18.06dB);

B 各个波位的最强峰值与预设的波位指向相同;

C 正前方指向(0°)时3dB(能量下降到峰值一半)波束宽度为6.4*2=12.8度,≈100/8(8是天线数量),符合相控阵波束宽度计算理论。一般理解的相控阵雷达的角度分辨率就在这里的3dB波束宽度,各个波束分别进行CFAR检测,点迹凝聚,然后再波束间合并(融合),最终航迹跟踪。

D 波位指向逐渐加大时,3dB宽度逐渐增大,50度指向时3dB宽度≈61.3-40.9=20.4度。

E 不加窗函数时,副瓣较高,图中的副瓣大约是5.2dB,相对于主瓣低13dB左右,符合理论。

相控阵雷达,数字波束形成

clc; clear all; close all;set(0,'defaultfigurecolor','w');

sita = -80:0.1:80;

d_lam=0.5*1.0;

figure;

for AngleV=0:10:50 %预期的波束形成阵列的角度指向

ksai = 2.*pi.*sind(sita).*d_lam; %波程差引起的相邻阵元辐射场的相位差.  空间相位差。

fai = 2.*pi.*sind( AngleV  ).*d_lam ; %相邻阵元激励电流之间的相位差. 阵内相位差。

N= 8 ; %8个天线阵列

win=ones(N);%chebwin(N,20);%chebwin(N,30);

%cell_pattern = cosd(sita).^1.5;%天线单元方向图

for sn=1:N

%E(sn,:) = exp(1j.*(sn-1).*(ksai-fai)).*win(sn).*cell_pattern;

E(sn,:) = exp(1j.*(sn-1).*(ksai-fai)).*win(sn);

end

Esum = sum(E,1);

Esum_db = db(Esum);%+db(cell_pattern);

[db_max, ind_max] = max(Esum_db);

plot(sita,Esum_db); hold on;

end

xlim([sita(1),sita(end)]);ylim([db_max-40, db_max+8]); grid minor; grid on;

fprintf('中心指向:%.1f,强度:%.1f', sita(ind_max),db_max);

xlabel('θ/deg'); ylabel('Amp/dB')

legend('DBF波位指向0°','DBF波位指向10°','DBF波位指向20°','DBF波位指向30°','DBF波位指向40°','DBF波位指向50°')

title('相控阵雷达,数字波束形成')

(二)考虑上阵元方向图的情况

各个天线阵元也是有天线方向图的(参看下面的whst的微带天线照片,其他类型例如缝隙的也类似),一般简单考虑正前方最强,两侧角度上强度逐渐减小(专门的天线设计另作考虑哈),可以用余弦函数近似[(cosθ)^1.5]。从以下的结果来看,有以下这么几点:

A 越偏离正前方,强度越弱,按照(cosθ)^1.5估计单元方向图时,50度指向的波位强度比正前方降低了18.16-12.82=5.34dB,降了不少。

B 除了正前方之外,实际合成角度最强值偏向0度指向,例如50度波位指向时,最强点的角度处在46.2度。所以想让最强值指向50度,需要将波位预设角度大于50度。

(三)加入窗函数,抑制副瓣

一般的雷达设计,都会考虑加窗,来抑制副瓣。下面是切比雪夫-20dB的情况。

A 加入窗函数的确让副瓣下降了。代价是主瓣幅度降低了,图中0度波位从18.06降低到了15.89,降低了2.17dB,主副瓣差达到了20.9dB。

B 加入窗函数之后,3dB波束宽度加宽了。图中0度指向加宽到了14度,50度波位加宽到了15.48度(相对情况一)。

需要注意的是,以上讨论只是基于单程考虑的,一次雷达探测目标是通过发射和接收配合完成的,所以实际设备中用到的是双程的结果。

天线自己是不区分发射还是接收的,即用作发射还是用作接收,其方向图完全相同,所以可以预见±50度处设备探测能力已经下降到一定程度了,例如下降3dB可以使探测能力下降到84%。下面是whst公开的一个雷达设计. 8个接收通道按照λ/2间距排列,符合以上的设计讨论,标称参数大概也就在±50度了,如果要做覆盖角度更大,天线设计是要专门考虑了。

相控阵雷达工作原理

圆极化天线接收线极化波增益减3dB吗?

1.3.3 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。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。可以这样来理解增益的物理含义------为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号,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 = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时,输入功率只需 100 / 20 = 5W 。换言之,某天线的增益,就其最大辐射方向上的辐射效果来说,与无方向性的理想点源相比,把输入功率放大的倍数。
半波对称振子的增益为G=2.15dBi。
4个半波对称振子沿垂线上下排列,构成一个垂直四元阵,其增益约为G=8.15dBi ( dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源)。
如果以半波对称振子作比较对象,其增益的单位是dBd。
半波对称振子的增益为G=0dBd(因为是自己跟自己比,比值为1,取对数得零值。)垂直四元阵,其增益约为G=8.15–2.15=6dBd。
1.3.4 波瓣宽度
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。参见图1.3.4 a , 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,见图1.3.4 b。

图1.3.4 a 图1.3.4 b

1.3.5 前后比
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)}
对天线的前后比F / B有要求时,其典型值为 (18 ~30)dB,特殊情况下则要求达(35 ~ 40)dB。

1.3.6 天线增益的若干近似计算式
1)天线主瓣宽度越窄,增益越高。对于一般天线,可用下式估算其增益:
G(dBi)= 10 Lg { 32000 / ( 2θ3dB,E ×2θ3dB,H )}
式中, 2θ3dB,E 与 2θ3dB,H 分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度;
32000 是统计出来的经验数据。
2)对于抛物面天线,可用下式近似计算其增益:
G(dB i)=10 Lg { 4.5 ×( D / λ0 )2}
式中,D 为抛物面直径;
λ0 为中心工作波长;
4.5 是统计出来的经验数据。
3)对于直立全向天线,有近似计算式
G( dBi )= 10 Lg { 2 L / λ0 }
式中,L 为天线长度;
λ0 为中心工作波长;
1.3.7 上旁瓣抑制
对于基站天线,人们常常要求它的垂直面(即俯仰面)方向图中,主瓣上方第一旁瓣尽可能弱一些。这就是所谓的上旁瓣抑制 。基站的服务对象是地面上的移动电话用户,指向天空的辐射是毫无意义的。

1.3.8 天线的下倾
为使主波瓣指向地面,安置时需要将天线适度下倾。
1.4 天线的极化
天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定:电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况:垂直极化---是最常用的;水平极化---也是要被用到的。

垂直极化 水平极化

1.4.1 双极化天线
下图示出了另两种单极化的情况:+45°极化 与 -45°极化,它们仅仅在特殊场合下使用。这样,共有四种单极化了,见下图。把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起,或者,把 +45°极化和 -45°极化两种极化的天线组合在一起,就构成了一种新的天线---双极化天线。

垂直极化 水平极化

+45°极化 -45°极化

下图示出了两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线,注意,双极化天线有两个接头。
双极化天线辐射(或接收)两个极化在空间相互正交(垂直)的波。

V/H(垂直/水平)型 双 极 化 + 45°/ -45°型 双 极 化

1.4.2 极化损失
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一线极化波,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最大,称极化完全隔离。
1.4.3 极化隔离
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10W,结果在水平极化天线的输出端测得的输出功率为 10mW。

1.5 天线的输入阻抗 Zin
定义:天线输入端信号电压与信号电流之比,称为天线的输入阻抗。 输入阻抗具有电阻分量 Rin 和电抗分量 Xin ,即 Zin = Rin + j Xin 。电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取,因此,必须使电抗分量尽可能为零,也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。事实上,即使是设计、调试得很好的天线,其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。
输入阻抗与天线的结构、尺寸以及工作波长有关,半波对称振子是最重要的基本天线 ,其输入阻抗为 Zin = 73.1+j42.5 (欧) 。当把其长度缩短(3~5)%时,就可以消除其中的电抗分量,使天线的输入阻抗为纯电阻,此时的输入阻抗为 Zin = 73.1 (欧) ,(标称 75 欧) 。注意,严格的说,纯电阻性的天线输入阻抗只是对点频而言的。
顺便指出,半波折合振子的输入阻抗为半波对称振子的四倍,即 Zin = 280 (欧) ,(标称300欧)。
有趣的是,对于任一天线,人们总可通过天线阻抗调试,在要求的工作频率范围内,使输入阻抗的虚部很小且实部相当接近 50 欧,从而使得天线的输入阻抗为Zin = Rin = 50 欧------这是天线能与馈线处于良好的阻抗匹配所必须的。
1.6 天线的工作频率范围(频带宽度)
无论是发射天线还是接收天线,它们总是在一定的频率范围(频带宽度)内工作的,天线的频带宽度有两种不同的定义------
一种是指:在驻波比SWR ≤ 1.5 条件下,天线的工作频带宽度;
一种是指:天线增益下降 3 分贝范围内的频带宽度。
在移动通信系统中,通常是按前一种定义的,具体的说,天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR 不超过 1.5 时,天线的工作频率范围。
一般说来,在工作频带宽度内的各个频率点上, 天线性能是有差异的,但这种差异造成的性能下降是可以接受的。
1.7 移动通信常用的基站天线、直放站天线与室内天线
1.7.1 板状天线
无论是GSM 还是CDMA, 板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。这种天线的优点是:增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能 可靠以及使用寿命长。
板状天线也常常被用作为直放站的用户天线,根据作用扇形区的范围大小,应选择相应的天线型号。
1.7.1 a 基站板状天线基本技术指标示例
频率范围 824-960 MHz
频带宽度 70MHz
增益 14 ~ 17 dBi
极化 垂直
标称阻抗 50 Ohm
电压驻波比 ≤ 1.4
前后比 >25dB
下倾角(可调) 3 ~ 8°
半功率波束宽度 水平面 60 ° ~ 120 ° 垂直面 16 ° ~ 8 °
垂直面上旁瓣抑制 < -12 dB
互调 ≤ 110 dBm
1.7.1 b 板状天线高增益的形成
采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵

B. 在直线阵的一侧加一块反射板 (以带反射板的二半波振子垂直阵为例)

C. 为提高板状天线的增益,还可以进一步采用八个半波振子排阵
前面已指出,四个半波振子排成一个垂直放置的直线阵的增益约为 8 dBi;一侧加有一个反射板的四元式直线阵,即常规板状天线,其增益约为 14 ~ 17 dBi。
一侧加有一个反射板的八元式直线阵,即加长型板状天线,其增益约为 16 ~ 19 dBi。 不言而喻,加长型板状天线的长度,为常规板状天线的一倍,达 2.4 m 左右。
1.7.2 高增益栅状抛物面天线
从性能价格比出发,人们常常选用栅状抛物面天线作为直放站施主天线。由于抛物面具有良好的聚焦作用,所以抛物面天线集射能力强,直径为 1.5 m 的栅状抛物面天线,在900兆频段,其增益即可达 G = 20dBi。它特别适用于点对点的通信,例如它常常被选用为直放站的施主天线。
抛物面采用栅状结构,一是为了减轻天线的重量,二是为了减少风的阻力。
抛物面天线一般都能给出 不低于 30 dB 的前后比 ,这也正是直放站系统防自激而对接收天线所提出的必须满足的技术指标。
1.7.3 八木定向天线
八木定向天线,具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。因此,它特别适用于点对点的通信,例如它是室内分布系统的室外接收天线的首选天线类型。
八木定向天线的单元数越多,其增益越高,通常采用 6 - 12 单元的八木定向天线,其增益可达 10-15dBi。
1.7.4 室内吸顶天线
室内吸顶天线必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。
现今市场上见到的室内吸顶天线,外形花色很多,但其内芯的购造几乎都是一样的。这种吸顶天线的内部结构,虽然尺寸很小,但由于是在天线宽带理论的基础上,借助计算机的辅助设计,以及使用网络分析仪进行调试,所以能很好地满足在非常宽的工作频带内的驻波比要求,按照国家标准,在很宽的频带内工作的天线其驻波比指标为VSWR ≤ 2 。当然,能达到VSWR ≤ 1.5 更好。顺便指出,室内吸顶天线属于低增益天线, 一般为G = 2 dBi。
1.7.5 室内壁挂天线
室内壁挂天线同样必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。
现今市场上见到的室内壁挂天线,外形花色很多,但其内芯的购造几乎也都是一样的。这种壁挂天线的内部结构,属于空气介质型微带天线。由于采用了展宽天线频宽的辅助结构,借助计算机的辅助设计,以及使用网络分析仪进行调试,所以能较好地满足了工作宽频带的要求。顺便指出,室内壁挂天线具有一定的增益,约为G = 7 dBi。
2 电波传播的几个基本概念
目前GSM和CDMA移动通信使用的频段为:
GSM:890 - 960 MHz, 1710 - 1880 MHz
CDMA: 806 - 896 MHz
806 - 960 MHz 频率范围属超短波范围;1710 ~1880 MHz 频率范围属微波范围。
电波的频率不同,或者说波长不同,其传播特点也不完全相同,甚至很不相同。
2.1 自由空间通信距离方程
设发射功率为PT,发射天线增益为GT,工作频率为f . 接收功率为PR,接收天线增益为GR,收、发天线间距离为R,那么电波在无环境干扰时,传播途中的电波损耗 L0 有以下表达式:
L0 (dB) = 10 Lg( PT / PR )
= 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB)
[举例] 设:PT = 10 W = 40dBmw ;GR = GT = 7 (dBi) ; f = 1910MHz
问:R = 500 m 时, PR = ?
解答: (1) L0 (dB) 的计算
L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)
= 32.45 + 65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB)
(2)PR 的计算
PR = PT / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 ( μW ) / ( 10 0.807 )
= 1 ( μW ) / 6.412 = 0.156 ( μW ) = 156 ( mμW )
顺便指出,1.9GHz电波在穿透一层砖墙时,大约损失 (10~15) dB
假设输入信号cos b,计划方向一致时,接受功率等于对cos b积分,积分上下限设为四分之一个周期需要的时间,即0和T/4,结果为Tcos b/4
圆极化天线接收线极化波,或者线极化波接收圆极化天线时,由于圆极化计划方向周期变化,取一致时候为0时刻,某一时刻有效信号为cos b · cos at ·cos at,a是角速度,第一个cos at表示方向夹角,第二个cos at是速度夹角,对其积分,积分上下限为T/4a和0,结果为Tcos b/8
即接收到原来一半,50%的能量 10lg(0.5)=-3.01
这就是增益损耗的3dB
本人初学,有错误请指教,欢迎追问
【英语牛人团】为您解答
文章标题: 请问3dB 波束宽度是相对于哪个增益
文章地址: http://www.xdqxjxc.cn/jingdianwenzhang/166731.html
文章标签:波束  增益  相对于  宽度  请问
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