天線的作用
天線是為了有效地將傳輸線送來的高頻傳導電流轉變成空間的電磁波或反變換,將空間的電磁波轉變成傳輸線中的信號功率;或者說將發射機的輸出功率有效地轉換成在自由空間傳播的電磁波或將自由空間傳播的電磁波有效地轉換成接收機輸入端的功率。對於簡單的可攜式移動通信設備,天線往往直接和收發信設備裝在一起。在移動通信系統組網中,天線所佔的比重雖然不大,但其作用卻非常重要。
天線的組成
天線的系統方框組成如圖2-4所示,天線具體形式近照如圖2-5所示。
天線的參數
天線的的基本性能指標有如下幾個:
(1)天線方向性圖
將天線在發射空間內的信號強弱情況用圖表的形式表現出來。
(2)天線的方向性係數、效率和增益
方向性係數定義為最大輻射功率密度和平均輻射功率密度的比值,用D來表示,顯然,方向圖越窄,能量越集中,方向性係數越大;天線效率指的是天線輻射功率與天線輸入功率之比;天線增益指天線效率與方向性係數的乘積,用G來表示。
(3)天線的阻抗特性
天線通過饋線系統和發射機、接收機相連,因此,天線相對發射機是一個負載,而天線相對與接收機則是一個信號源。天線與饋線匹配的問題是由天線的阻抗特性來決定的。匹配則傳輸損耗小,不產生反射等損耗現象。
(4)天線的工作頻帶
在天線的工作頻帶內,天線的各種性能指標應在技術條件所允許的範圍內,方向性圖不能發生很大畸變,旁瓣不能增高,主瓣寬度不能增寬,增益不能下降,匹配不能變差等。
天線分類
移動通信天線的技術發展非常迅速,最初主要使用普通的定向天線和全向型移動天線,後來普遍使用機械天線,現在開始使用電調天線和雙極化移動天線。
(1)全向天線:在水平方向上表現為360°都均勻輻射,在水平方向上無方向性,在垂直方向上表現為一定寬度的波束。全向天線一般應用於郊縣大區制的站型、覆蓋範圍大。
(2)定向天線:在水平方向上表現為一定角度範圍輻射。定向天線在移動通信系統中一般應用於小區制的站型、覆蓋範圍小、用戶密度大、頻率利用率高。一般在市區選擇水平波束寬度B為65°的天線,在郊區可選擇水平波束寬度為65°、90°、120°的天線。
(3)機械天線:使用機械調整下傾角度的天線。
(4)電調天線:使用電子調整下傾角度的天線。電子下傾的原理是通過改變共線陣天線振子的相位,改變垂直分量和水平分量的幅值大小,改變合成分量場強強度,從而使天線的垂直方向性圖下傾。
(5)雙極化天線:組合垂直、水平或+45°與-45°兩副極化方向互相正交的天線並同時工作在收發雙工模式下。
2.4.5 中山電信天線使用情況
中山電信採用的天線設備主要性能指標見表2-2。
表2-2 天線設備主要性能指標表