1、引言,本技術(shù)講座主要根據(jù)寬帶無線局域網(wǎng)系統(tǒng)組網(wǎng)實用工程中涉及天線的有關(guān)問題講解相關(guān)的基礎(chǔ)知識。 涉及的相關(guān)內(nèi)容有： （1）天線的定義；（ 2）天線的基本類型； （3）天線的主要技術(shù)指標及其意義； （4）傳輸距離與發(fā)射/接收天線增益、發(fā)射功率和接收靈敏度的關(guān)系； （5）擴頻系統(tǒng)中處理增益對系統(tǒng)傳輸性能改善的基本概念； （6）與寬帶無線局域網(wǎng)相關(guān)天線的特點及適用范圍； （7）根據(jù)實際地形、地貌和系統(tǒng)具體情況，選擇合適天線、架設(shè)條件及射頻系統(tǒng)的配置； （8）天線安裝架設(shè)中注意事項及防雷安裝要求。,天線是什么？,眾所周知，凡是依靠空間無線電磁波傳輸信息的系統(tǒng)或設(shè)備都離不開天線。天線是無線傳輸系統(tǒng)中的關(guān)

2、鍵裝置之一。天線的英文是“Antenna”,本意為昆蟲的觸角，用來發(fā)送和接受信息。天線等效于人體的“五官”，可表達和接受信息。根據(jù)IEEE的天線定義為：“是輻射和接收無線電波的裝置?！?更專業(yè)化定義是：一種將導(dǎo)行波轉(zhuǎn)換為空間波（發(fā)射），或?qū)⒖臻g波轉(zhuǎn)換為導(dǎo)行波（接收）的能量轉(zhuǎn)換裝置。,天線的基本類型,天線類型可謂是五花八門，種類繁多，形式多樣枚不勝舉。一般按對天線的分析方法來分類共有三大類： 1）線天線：是指天線結(jié)構(gòu)具有線狀結(jié)構(gòu)特點，而且金屬導(dǎo)線半徑遠小于波長的天線。如：振子天線、環(huán)天線、螺旋天線等； 2）面天線或稱口徑天線：是指電磁波通過一定口徑向外輻射的天線。如：喇叭天線、板狀天線、角反射天

3、線、拋物面天線、柵格天線、卡塞格倫天線等； 3）天線陣：是指天線的輻射單元按一定規(guī)律排列和激勵（或稱饋電，指饋給每個輻射單元信號的幅度和相位）的天線群體。如：美國愛國者導(dǎo)彈中的相控陣雷達系統(tǒng)、美F-22戰(zhàn)機和俄米格-35戰(zhàn)機的機載相控陣雷達系統(tǒng)、預(yù)警飛機、導(dǎo)彈和空間分集移動通信系統(tǒng)等。 在寬帶無線局域網(wǎng)系統(tǒng)的實際工程中，一般按天線輻射方向圖來分類，即全向天線和定向天線兩大類。（天線輻射方向圖的定義：天線輻射空間能量分布圖，或天線輻射特性與空間坐標間的函數(shù)關(guān)系圖形）,天線的主要技術(shù)指標及其意義,天線的主要技術(shù)指標： （收發(fā)互易，參數(shù)相同） 1)工作頻率范圍：指天線適用的工作頻段。如：寬帶無線局域

4、網(wǎng)系統(tǒng)所用的工作頻段為（IEEE802.11b）：2400-2500MHz；（ IEEE802.11a）： 5150-5825MHz。 2）天線增益：定義：最大輻射方向輻射強度與天線無耗時平均輻射強度之比。平均輻射強度是指具有相同輸入功率，且為無耗各向同性源的輻射強度。即特定參考天線的輻射強度。公式表達為： G=Um/(Pin/4) 或 G=10lg(Um/(Pin/4) )dBi 其中：Um為最大輻射方向輻射強度，Pin為輸入功率，4為全向立體角。 3)電壓駐波比（VSWR：Voltage Stand-Wave Ratio): 是描述天線輸入端與傳輸系統(tǒng)特性阻抗（一般為50）的匹配狀況。一般

5、該指標為： 1.5。,天線的主要技術(shù)指標及其意義,4）極化：極化是描述電場矢量方向和幅度的時變特性，即瞬時電場矢量的端點隨時間變化的圖形，稱為電場矢量的極化。簡稱波的極化。 極化一般分為三類：a)線極化：分水平極化、垂直極化和任意方向的極化的三種情況；b)圓極化：分左旋極化和右旋極化兩種情況；c)橢圓極化：分左橢圓極化和右橢圓極化兩種情況。 關(guān)鍵點：1.寬帶無線局域網(wǎng)系統(tǒng)都是線極化，一般均為水平或垂直極化。 關(guān)鍵點： 2.當極化方向相同時耦合最強，天線安裝時收/發(fā)天線極化一定要一致，否則會因為極化不同產(chǎn)生極化隔離（或極化失配）而影響系統(tǒng)信號傳輸效果。 5）與輻射方向圖相關(guān)的參數(shù)：1.半功率點波

6、瓣寬度; 2.水平面主波瓣寬度；3.垂直面主波瓣寬度；4.波瓣立體角；5.第一副瓣電平；6.前后比。 概念：一般主瓣越窄增益越高，反之亦然。副瓣越小，前后比越大，天線性能就越好。,天線的主要技術(shù)指標及其意義,6）天線輸入/輸出接口與AP（Access Point)的連接 寬帶無線局域網(wǎng)系統(tǒng)中天線輸入/輸出接口一般均為N-50J/K（FEMALE/MALE）或SMA-J/K。通常插座（FEMALE/J）較多。N-50J/K為英制，L16為公制。天線輸入/輸出接口與AP（Access Point)的連接通常須用一段50低損耗饋線，一般要求這段饋線盡可能短。而AP接口為SMA-J，但內(nèi)導(dǎo)體為針狀（特

7、制），本公司有專用轉(zhuǎn)接器備用選件硬轉(zhuǎn)換為標準SMA-J接口，或?qū)Ｓ棉D(zhuǎn)接低損耗短電纜備用選件直接與AP連接，以解決低損耗粗電纜轉(zhuǎn)接帶來得不便。 7）雷電防護 一般均采用直接接地方式。 8）抗風(fēng)指標 9）最大輸入功率 一般均為100W，寬帶無線局域網(wǎng)系統(tǒng)中是小功率一般為幾十毫瓦功率，高功率的網(wǎng)卡輸出功率可達200mW(23dBmW),或加BOOSTER(雙向放大器）目前輸出功率一般為：0.5W,1W 或5W，已基本滿足要求。,傳輸距離與發(fā)射/接收天線增益、 發(fā)射功率和接收靈敏度的關(guān)系,公式為： S=kSmax Smax=(/4)(GTPTGR/PR)1/2 其中：S為傳輸距離，k為傳輸系數(shù)（1），

8、 Smax為最大傳輸距離， 為波長，GT發(fā)射天線增益，GR接收天線增益，PT發(fā)射功率， PR接收靈敏度。 注：理想架高，視距傳播。,擴頻系統(tǒng)中處理增益對系統(tǒng)傳 輸性能改善的基本概念,處理增益的近似公式： GP=BC/BM =BC/RI 其中GP為處理增益， BC為已擴展信號的射頻帶寬， BM原始（基帶）信號帶寬， RI 信息傳輸速率。 根據(jù)信息論香農(nóng)公式，處理增益等效與接收靈敏度的改善。寬帶無線局域網(wǎng)系統(tǒng)中由于采用擴頻方案，這就可采用降低信息傳輸速率辦法提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性。,與寬帶無線局域網(wǎng)相關(guān)天線 的特點及適用范圍,寬帶無線局域網(wǎng)組網(wǎng)中電磁波覆蓋有幾種形式如：點對點、一點對多點、區(qū)域覆蓋（室

9、內(nèi)和室外）或是幾種形式組合等情況。對應(yīng)的天線也有不同的形式，下面介紹與寬帶無線局域網(wǎng)組網(wǎng)相關(guān)天線的特點及使用范圍。 1）不同增益的全向天線。一般用于一點對多點室內(nèi)和室外的電磁波覆蓋。 其增益范圍通常3-15dBi。 通常3-5dBi多為吸頂全向天線用于室內(nèi)電磁波覆蓋。 5-15dBi通常多為竿狀全向天線用于室外電磁波覆蓋。 全向天線方向圖水平面是圓。 吸頂全向天線垂直面方向圖為蝴蝶狀。 竿狀全向天線垂直面方向圖為橄欖狀。竿狀全向天線有常規(guī)、高效率和主瓣下傾幾種情況。 2）不同增益和形式的定向天線。一般用于點對點和一點對多點固定扇形角的室內(nèi)和室外電磁波覆蓋。,與寬帶無線局域網(wǎng)相關(guān)天線 的特點及適

10、用范圍,其增益范圍通常3-33dBi。 通常3-5dBi多為用于室內(nèi)電磁波覆蓋。 10-33dBi通常用于室外電磁波覆蓋。一般用于點對點、一點對多點的電磁波覆蓋。 天線形式有：低增益固定扇形角室內(nèi)定向天線、角反射天線、平板天線、八木（YAGI）天線、背射天線、拋物面天線、切割拋物面柵格天線、拋物面柵格天線等。,根據(jù)實際地形、地貌和系統(tǒng)具體情況，選擇合適天線、架設(shè)條件及射頻系統(tǒng)的配置,主要根據(jù)用戶要求、電磁波覆蓋范圍、傳輸方式（如點對點、一點對多點、區(qū)域覆蓋（室內(nèi)和室外）或是幾種形式組合等情況。）和距離選取合適的天線及架設(shè)條件，室內(nèi)盡可能保證視距傳播，按其方向圖有效覆蓋。室外除盡可能保證無阻擋視

11、距傳播，按其方向圖有效覆蓋外，還要盡可能保證理想架高條件以減小地面對傳播的影響。此外可根據(jù)系統(tǒng)具體情況合理選取BOOSTER（雙向放大器）來保證系統(tǒng)性能。有關(guān)細節(jié)在后續(xù)的相關(guān)內(nèi)容中介紹。,天線安裝架設(shè)中注意事項及防雷安裝要求,1）一般機械安裝配有對應(yīng)的附件和說明書。 2）盡可能遠離地面，理想架高和視距傳播。 3）極化一致。 4）天線方向?qū)?，目測、借助儀表和設(shè)備或系統(tǒng)。 5）避雷器及防雷安裝。 避雷器主要指標： 1)工作頻率范圍：DC-3GHz 2)接口： N-50J/K 3)電壓駐波比： 1.4 4)插入損耗： 0.4dB 5)最大承受功率： 36W （25C時） 6）絕緣電阻： 50M (DC :100V) 7)DC放電電壓： 150V20% 8)起始脈沖放電電壓： 700V （