作为接收和发送移动信号的主要装置,天线需要具备接收与自己有关的信号,而不能接收无关的信号的特性,同时天线还要把信号发送到特定的方向上,实现特定的覆盖的特点,同时不同的地点需要达到不同的覆盖要求,这些都与天线的以下基础知识有关:
天线输入端信号电压与信号电流之比,称为天线的特性阻抗,天线的特性阻抗与天线的结构、尺寸以及工作波长有关,当天线完成后,其阻抗已经决定,同样馈线也有阻抗,馈线的阻抗是指传输线上各处的电压与电流的比值,馈线特性阻抗只与导体直径D和d以及导体间介质的介电常数εr有关,而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关。研究阻抗的目的,是为了测试馈线与天线是否匹配,即,当天线与馈线的特性阻抗相等时,我们称它们互相匹配,反之,我们称它们为不匹配,如图5所示。当匹配时,从馈线输出的信号被很好地传递到天线,当不匹配时,来自于馈线的信号部分被反射回去,也就是常说的驻波比偏大。 天线的极化方式可以是垂直极化或水平极化。江西测试板卡天线设计
天线的设计和制造过程中需要考虑以下因素:频率范围:根据天线的使用场景和应用需求确定频率范围,以确保天线能够在所需的频率范围内工作。增益和方向性:根据通信距离和信号强度要求,确定天线的增益和方向性。增益越高,天线的接收和发送距离越远,但方向性也会增加。阻抗匹配:天线的输入阻抗应与传输线或无线电设备的输出阻抗匹配。带宽:天线的带宽决定了天线能够接收和发送的频率范围。较宽的带宽可以支持更多的频率。效率:天线的效率是指天线将输入功率转换为辐射功率的能力。高效率的天线可以减少能量损耗并提高信号传输质量。 江西测试板卡天线测试设备天线是一种用于接收或发送无线电信号的装置。
天线的辐射场由电场和磁场组成,这些场总是成直角,电场决定了波的偏振方向。当一个线天线从经过的无线电波中提取能量时,当天线方向与电场方向相同时,会产生比较大的电场。电场的振荡可以是单向的(线性极化),或者电场的振荡方向可以随波的传播而旋转(圆极化或椭圆极化).垂直和水平安装的接收天线分别接收垂直和水平极化波。由于天线无法接收极化不同的信号,因此,极化的变化会导致接收到的信号电平发生变化。主要采用两种极化面:在垂直极化波中,电场方向是垂直的。在水平极化波中,电场方向是水平的。线性极化可以接收所有平面的信号,但除了两个极化正交的情况。当用一个单线天线来接收无线电波时·当电场方向一致时接收天线接收到的能量比较大,因此垂直的天线用于高效接收垂直极化波,水平的天线用于接收水平极化波。圆极化圆极化是指每一次射频能量循环时,电场都会360度旋转。圆极化是由两个90°移相接收器和两个同时移动90°的平面极化天线引起的。由于波的强度通常用电场强度[伏特、毫伏或每米微伏)来测量,所以选择电场作为参考场。在某些情况下,电场的方向不保持恒定。因此,波在空间中传播时,磁场也随之旋转。在这些条件下·场的水平分量和垂直分量都存在。
GPS就是通过接受卫星信号,进行定位或者导航的终端。而接受信号就必须用到天线,GPS卫星信号分为L1和L2,频率分别为。信号强度为-125~-130dBm左右,属于比较弱的信号。这些特点决定了要为GPS信号的接受准备专门的天线。
绝大部分GPS天线为右旋极化陶瓷介质,其组成部分为陶瓷天线、低音信号模块、线缆、接头。其中陶瓷天线也叫无源天线、介质天线、PATCH,它是GPS天线的he心技术所在。一个GPS天线的信号接受能力,大部分取决与其陶瓷部分的成分配料如何。低噪声信号模块也称为LNA,是将信号进行放大和滤波的部分。其元器件选择也很重要,否则会加大GPS信号的反射损耗,以及造成噪音过大。线缆的选择也要以降低反射为标准,保证阻抗的匹配。 天线的天线选择还需要考虑天线的耐候性和耐久性等因素。
ArrayAntenna的元件数目与天线增益有一个共通的特性,那就是天线增益的增加量会随著元件数目增多而减少。通常元件数目在6个元件以内,每增加一个元件,天线增益都能有明显的增加,然后增量渐趋缓慢。例如单一个Dipole为0dBD,两个元件的Yagi略小于3dBD,六元件约为,12元件约为12dBD,所以Yagi天线的增益到了实际製作的极限后(天线长度增加所产生的结构、架设、旋转半径、风阻等问题),要在同一支天线上明显的增加增益便显得相当的困难(例如天线长度为5入约可达到15BD,若要再增加2dB则天线长度大约要增加到8入)。此时增加天线增益***的方法就是再做相同的天线将其堆叠使用,通常2支Yagi天线堆叠可以比单一支相同的Yagi天线增加2~3dB。相同的,随著堆叠数量的增多,增益的增加量也是渐趋缓慢。就业馀通信而言,将4支天线堆叠起来大概算是投资报酬比的极限了,如果是为了EME(EarthtoMoomtoEarth)通信,大概也很少超过16支天线的堆叠。 天线的频率范围可以根据需要进行调整。江苏极化方式天线校准
天线的天线带宽决定了它可以接收或发送的信号频率范围。江西测试板卡天线设计
移动通讯常用的天线
板状天线
无论是GSM还是CDMA,板状天线是用得**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
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1.5m的栅状抛物面天线,在900兆频段,其增益即可达G=20dB.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30dB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。
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优先天线类型。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10~15dB。 江西测试板卡天线设计