4.5 反射损耗
当馈线和天线匹配时,高频能量全部被负载吸收,馈线上只有入射波,没有反射波。馈线上传输的是行波,馈线上各处的电压幅度相等,馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。
而当天线和馈线不匹配时,也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时,负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收,而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。
朝前: 10W 50ohms
返回: 0.5W 80 ohms 9.5 W 这里的反射损耗为 10log(10/0.5) = 13dB、
VSWR 是反射损耗的另一种计量
4.6 馈线和天线的电压驻波比
在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。两者叠加,在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大,形成波腹;而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相减为最小,形成波节。其它各点的振幅则介于波幅与波节之间。这种合成波称为驻波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系数。
反射波幅度 (Z?-Z。)
反射系数Γ= ───── =─────── 入射波幅度 (Z?+Z。)
驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数,也叫电压驻波比
20
(VSWR)
驻波波腹电压幅度最大值Vmax (1+Γ) 驻波系数S=──────────────=──── 驻波波节电压辐度最小值Vmin (1-Γ)
终端负载阻抗和特性阻抗越接近,反射系数越小,驻波系数越接近于1,匹配也就越好。 4.7 平衡装置
电源、负载和传输线,根据它们对地的关系,都可以分成平衡和不平衡两类。若电源两端与地之间的电压大小相等,极性相反,就称为平衡电源,否则称为不平衡电源;与此相似,若负载两端或传输线两导体与地之间阻抗相同,则称为平衡负载或平衡(馈线)传输线,否则为不平衡负载或不平衡(馈线)传输线。
在不平衡电源或不平衡负载之间应当用同轴电缆连接,在平衡电源与平衡负载之间应当用平行(馈线)传输线连接,这样才能有效地传输电磁能,否则它们的平衡性或不平衡性将遭到破坏而不能正常工作。为了解决这个问题,通常在中间加装“平衡-不平衡”的转换装置,一般称为平衡变换器。
?
二分之一波长平衡变换器
又称“U”形平衡变换器,它用于不平衡馈线与平衡负载连接时的平衡变
换,并有阻抗变换作用。
移动通信系统中,采用的同轴电缆通常特性阻抗为50欧,所以还必须采用适当间距的振子将折合式半波振子天线的阻抗调整到200欧左右,才能实现最终与主馈线50欧同轴电缆的阻抗匹配。
等效为 λ/2 RL/2 RL/2 21
?
四分之一波长平衡-不平衡变换器
利用四分之一波长短路传输线终端为高频开路的性质实现天线平衡输入端口与同轴馈线不平衡输出端口之间的平衡-不平衡变换。
Zin?Z0
ZL?jZ0tg?ljZLtg?l?Z0λ/2长对称振子 1/4波长 导电反射底板 同轴馈线 5 典型的移动基站天线技术指标综述
? ? ? ? ? ? 频率范围 MHz 820 – 890 频带宽度 MHz 70 增益 dBi 15 极化 垂直 阻抗 ? 50 反射损耗 dB >18 前后比 dB >30 2 - 10 ° 下倾角(可调)
? ?
? 半功率(3dB) 波束宽度 方位 64 ° 18 ° 120 ° 30 ° 俯仰 ? 10分贝 (10dB)波束宽度 方位 俯仰 ? ? 俯仰上旁瓣抑制 dB < -12 俯仰下旁瓣抑制 dB < -14 22
6 通信距离方程
设发射功率为PT,发射天线增益为GT,工作波长为λ。接收灵敏度为PR,接收天线增益为GR,如果收、发天线间距离为R,电波在无环境干扰时,有以下关系:
式中,L0 是传播途中的电波损耗。
举例:设PT =10mW=-20dBW ;PR=-50dBm=-80dBW
GR=GT=7dBi ; λ=0.157m (f0 =1910MHz) L0=0时,R=?
20logR= PT - PR - 20log1/λ+ GR + GT
=-20+80-21.98-16.08+14=35.94dB
35.9420R?107 基站天馈系统
?62.7?m?
1.9GHz电波在穿透一层墙时,大约损失10~15dB。 参见基站天馈系统示意图,其中主要包括以下几部分: (1)天线调节支架
用于调整天线的俯仰角度,范围为:0°~15 °; (2)室外跳线
用于天线与7/8〞主馈线之间的连接。常用的跳线采用1/2 〞 馈线,长度一般为3米。
23
(3) 接头密封件
用于室外跳线两端接头(与天线和主馈线相接)的密封。常用的材料有绝缘防水胶带(3M2228)和PVC绝缘胶带3M33+)。 (4) 接地装置(7/8〞馈线接地件 )
主要是用来防雷和泄流,安装时与主馈线的外导体直接连接在一起。一般每根馈线装三套,分别装在馈线的上、中、下部位, 接地点方向必须顺着电流方向。 (5) 7/8〞馈线卡子
用于固定主馈线,在垂直方向,每间隔1。5米装一个,水平方向每间隔1米安装一个(在室内的主馈线部分,不需要安装卡子,一般用尼龙白扎带捆扎固定)。
常用的7/8〞卡子有两种;双联和三联。
7/8〞双联卡子可固定两根馈线;三联卡子可固定三根馈线。
6走线架 5馈线卡 7馈线过线窗 2室外馈线 8防雷保护器 基站主设备 GSM/CDMA 板状天线 1天线调节支架 抱杆(?50~114mm) 3接头密封件 绝缘密封胶带,PVC绝缘胶带 4接地装置 主馈线(7/8“) 9室内超柔馈线 基站天馈系统示意图
24