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移动通信中的天线技能 (1)

天线是移动通信中不可缺少的组成部分,具有十分重要的作用,它位于收发信机和电磁波传播空间之间,并在这两者间实现有效的能量传递。通过设计天线的辐射特性,可以控制电磁能的空间分布,提高资源利用率,优化网络质

一、移动天线选用的关键技术

  1.对称振子和天线

  现在移动通讯中运用的天线方法首要是线天线,即天线辐射体的长度l远大于其直径d,线天线的根底是对称振子。当经过导线的高频电流改动的频率所确认的波长远大于该导线的长度时,能够以为该导线上电流的振幅和相位是相同的,仅仅它的数值随时刻t作正弦改动,这种短导线被称为电流元或赫兹偶极子,它能够作为独立的天线或成为杂乱天线的组成单元。杂乱天线在空间的电磁场能够看作是许多电流元发生的电磁场迭加的成果。电流元的辐射功率是在单位时刻内经过球面向外辐射的电磁能量平均值。辐射场的能量将不再回来波源,所以关于波源来说是一种能量损耗。引进电路的概念,咱们用等效电阻表明这部分辐射功率,则这个电阻就称为辐射电阻,电流元的辐射电阻为

  RΣ=80π2(l/λ)2(1)

  经过积分核算能够得到电流元的方向性图:当l/λ<0.5时,跟着l/λ的增大,方向性图变得尖利,并只需主瓣,主瓣笔直于振子轴;当l/λ>0.5时,呈现副瓣,跟着l/λ的增大,本来的副瓣逐步变成主瓣,而本来的主瓣变成副瓣;当l/λ=1时,主瓣消失。这种方向性的改动首要是因为振子上电流散布的改动所引起的。

  多个对称振子组合起来就构成天线阵。依照对称振子的摆放方法,天线阵能够分为直线阵、平面阵和立体阵等,不同的摆放有不同的阵因子。依据方向性相乘原理,选用相同的对称振子作为天线阵的单元天线,只需改动摆放方位或馈电相位,就能够得到不同的方向特性。移动通讯中基站高增益全向天线便是把振子作共轴摆放,紧缩笔直面的波束宽度,而把辐射能量会集于与振子相笔直的方向上,以进步天线的增益。

  2.天线的方向特性和增益

  天线的方向特功能够用方向性图来描绘,但以数量来表明天线辐射电磁能量的会集程度则往往运用方向性系数D。它的界说是,在相同辐射功率时,有方向性天线在最大辐射方向远区某点的功率通量密度(单位面积上经过的电场功率,正比于电场强度的平方)与无方向性天线在该点的功率通量密度之比。

  又因为天线自身的损耗非常小,能够为天线的辐射功率等于输入功率,即天线功率η=100%,则天线增益G=η?D=D,也便是说天线增益和天线的方向性系数在数值上是持平的。

  要进步天线的增益,在坚持水平面上辐射特性不变的情况下,首要依托减小笔直面内辐射的波瓣宽度。振子长度的改动对增益的影响非常有限,天线阵是现在完成高增益的首要手法。直线阵是最简略最有用的全向天线阵,在与振子轴共同的同一轴线上,按必定间隔间隔摆放若干辐射振子,能够在笔直于轴线的平面上得到增强的辐射场。可是,要得到最佳的作用,有必要恰当挑选各振子间的距离和馈电的相位。作为辐射单元,能够用半波振子或在水平面有全向功能的其它辐射源,例如折合振子或各种同轴天线等。共轴天线阵是基站常用的高增益天线,它要求各辐射单元得到等幅同相的馈电,馈电方法有并馈和串馈两种。另一种高增益全向天线是将多个定向天线别离定向于不同方位,构成近似的全向辐射。可是,当要把天线架设在大型铁塔的中段时,因为受塔身反射的影响,共轴天线阵的方向性会被损坏,这时,环绕塔身合理安置的定向天线阵能够处理这一问题。更重要的是,在蜂窝通讯体系中进行频率复用时,定向天线能够更好地下降同、邻频搅扰,进步频率复用率。120°角反射器或120°平面反射器可用于120°扇形小区中,60°角反射器可用于60°扇形小区中。

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