干货 | 工程师必须要掌握的常用天线、无源器件事理及功能

1.1 天线的定义： 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效的吸收空间某特定方向来的电磁波的装置。

1.2 天线的功能：

能量转换-导行波和自由空间波的转换; 定向辐射(吸收)-具有一定的方向性。

1.3 天线辐射事理

1.4 天线参数

u辐射参数

半功率波束宽度、前后比;

极化办法、交叉极化鉴别率;

方向性系数、天线增益;

主瓣、副瓣、旁瓣抑制、零点添补、波束下倾 …

u电路参数

电压驻波比 VSWR、反射系数、回波损耗RL;

输入阻抗 Zin、传输损耗 TL;

隔离度 Iso;

无源三阶互调 PIM3 …

u天线旁瓣

u水平面波束宽度

u前后比:指定向天线的前向辐射功率和后向30内辐射功率之比

u增益和天线尺寸及波束宽度的关系

将“轮胎”压扁，旗子暗记就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大，波束宽度越窄;

u天线增益的几个要点：

天线是无源器件，不能产生能量。
天线增益只是将能量有效集中向某特定方向辐射或接管电磁波的能力。

天线的增益由振子叠加而产生。
增益越高，天线长度越长。
增益增加3dB，体积增大一倍。

天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。

1.5 辐射参数

u极化:指电场矢量在空间运动的轨迹或变革的状态。

1.6 电路参数u回波损耗

此例中，回波损耗为 10log(10/0.5) = 13dB

VSWR(驻波比) 是对此征象的另一种度量方法

u隔离度 : 是某一极化吸收到的另一极化旗子暗记的比例

u无源交调(PIM)：

当两个频率f1和f2输入到天线，由于非线性效应，天线辐射的旗子暗记除频率f1 和f2 外，还包括有其他频率，如2f1-f2 和2f2-f1 (3阶)等。

二、天线产品

2.1 天线命名办法

天线种别:ODP(室外定向板状天线),OOA(室外全向天线),IXD(室内吸顶天线),OCS(室外双向天线)，OCA(室外集束天线)，OYI(室外八木天线)，ORA(室外抛面天线)，IWH(室内壁挂天线)等等.

半功率角:032,065,090,105,360(基站天线)020，030，040，050，060，075，090，120，160，360(直放站天线)

极化办法：R(双极化)，V(单极化)

增益：按照实际指标，目前最大为21dbi

接头类型：D(Din头)，N(N型头)，S(SMA头)，T(TNC头)等等

频段：

规格代码：罗马字母表示第几代产品.后面字母和数字表示电调下倾角、赋形、电调等信息.F赋型;V电调;RV远程电调

2.2基站天线

全向天线

双频天线

三频天线

2.3 分布系统天线

烟感器型吸顶天线

灯型吸顶天线

壁挂天线

2.4 室外天线

檀越天线： 窄波束、方向性强 高前后比

八木天线

角反射天线

抛物面天线

用户天线

三、无源器件概述

3.1 微波无源器件概述

无源器件分为线性器件与非线性器件。

线形无源器件又有互易与非互易之分。

线形互易元件只对微波旗子暗记进行线形变换而不改变频率特性，并知足互易事理。
常日我们所说的无源器件指的都是线性互易元件。

3.2 线性互易元件树状图

3.3 功分器

功分器是一种将一起输出旗子暗记能量分成两路或多路输出的器件。
实质上是一个阻抗变换器。

是否可以将功分器逆用以取代合路器呢?

在做为合成器利用时，不仅须要高隔离，低驻波比，更侧重于哀求承受大功率。
考虑到常用的腔体功分器输出端口不匹配，大驻波;微带功分器反向承受低功率的特点，我们不建议利用功分器逆用来取代合路器。

3.4功分器的分类

3.5功分器分类比较

3.6腔体功分器特点

腔体功分器，采取优质合金作为导体，添补介质为空气;

能承受比较大的功率，最大可达200W;而介质损耗，导体损耗基本上可忽略不计，插入损耗小，能做到0.1dB以下。

但由于没有隔离电阻，输出端口隔离度很小，因此腔体功分器不能作为功率合成器利用。

3.7 功分器测试指标示意图

如图所示，1口可测得驻波比;2，3口可测得插入损耗，而由于腔体功分器本身的器件特点，输出口驻波以及输出口的隔离不作为声明值提出。

四、耦合器先容

4.1耦合器

耦合器是一种将输入旗子暗记的能量通过电场、磁场耦合分配出来一部分成为耦合端输出，剩余部分成为输出端输出，以完成功率分配的元件。

耦合器的功率分配是不平分的。
又称功率取样器。

4.2四口网络耦合器事理解释图

4.3 耦合器分类

4.4 定向耦合器

定向耦合器常用与对规定流向微波旗子暗记进行取样，紧张目的是分离及隔离旗子暗记，或是相反地稠浊不同的旗子暗记，在无内负载时，定向耦合器每每是一四端口网络.

定向耦合器常有两种方法实现

4.5 腔体耦合器

特点：承载大功率，表现低损耗。

缘故原由：

1.腔体内部添补介质为空气，在传输过程中，因空气介质缘故原由引起的介质耗散要低得多。

2.其耦合线带一样平常采取导电性良好的导体(如铜表面镀银)制成，导体损耗基本上可忽略不计。

3.腔体体历年夜，散热快.承受高功率。

4.6耦合器指标测试示意简图

如图所示，个中，方向性=隔离度-耦合度，无法接读取数据。

五、3dB电桥先容

5.13dB电桥

3dB电桥耦合器是定向耦合器的一种。
作为功率合成器利用时，两路输入旗子暗记接入互为隔离端口，而耦合输出和直通输出端口互易.如作为两路输出，不考虑损耗，则输入旗子暗记功率之和平分于两输出口。
而当作为单端口输出利用时，另一输出端必须连接匹配功率负载以接管该端口的输出功率，否则将严重影响到系统传输特性，而这同时，也带来了附加的3dB损耗，这对付系统运用来说，对其有源部分的本钱和可靠性都会有影响。

5.2紧张工程运用紧张运用于同频段内不同载波间的合路运用。
由于电路和加工装置上的离散性，电桥耦合器输入端口的隔离度比较低，不建议运用在不同频段间的合路运用。
综上，在异频合路运用时，除了同频段内相临载频(如GSM下行频段内的相临载频)等只能采取3dB电桥而不适用双工/多工合路器情形外，建议在利用中优先选用双工/多工合路器，以改进系统的性能指标，增加可靠性。

5.3功分器VS耦合器

六、合路器先容

6.1合路器

浸染：将多路旗子暗记合成一起旗子暗记输出

分类：按实际合路频段进行分类

6.2 合路器VS电桥VS功分器

七、衰减器先容

7.1衰减器

衰减器是二端口互易元件

衰减器最常用的是接管式衰减器.

工程中常日利用的是同轴型衰减器，由“”型或“T”型衰减网络组成。

同轴衰减器常日有固定及可变衰减两种。

衰减器紧张用于检测系统中掌握微波旗子暗记传输能量、花费逾额能量，因而扩展旗子暗记丈量的动态范围，诸如功率计，频谱剖析仪，放大器，吸收器等。

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