移动通信中的天线技术-基础知识

[电信行业]移动通信中的天线技术-基础知识(doc 14页)

移动通信中的天线技术-基础知识

一、前　　言

　　天线是移动通信中不可缺少的组成部分，具有十分重要的作用，它位于收发信机和
电磁波传播空间之间，并在这两者间实现有效的能量传递。通过设计天线的辐射特性，
可以控制电磁能的空间分布，提高资源利用率，优化网络质量。尤其在3G的发展中，智
能天线（Smart Antenna）更成为近来国际移动通信界研究的一个热点。

二、移动天线采用的关键技术

1．对称振子和天线阵

　　目前移动通信中使用的天线形式主要是线天线，即天线辐射体的长度l远大于其直径
d，线天线的基础是对称振子。当通过导线的高频电流变化的频率所确定的波长远大于该
导线的长度时，可以认为该导线上电流的振幅和相位是相同的，只是它的数值随时间t作
正弦变化，这种短导线被称为电流元或赫兹偶极子，它可以作为独立的天线或成为复杂
天线的组成单元。复杂天线在空间的电磁场可以看作是许多电流元产生的电磁场迭加的
结果。电流元的辐射功率是在单位时间内通过球面向外辐射的电磁能量平均值。辐射场
的能量将不再返回波源，所以对于波源来说是一种能量损耗。引入电路的概念，我们用
等效电阻表示这部分辐射功率，则这个电阻就称为辐射电阻，电流元的辐射电阻为

RΣ＝80π2（l／λ）2（1）　　

　　通过积分计算可以得到电流元的方向性图：当l／λ＜0．5时，随着l／λ的增大，方
向性图变得尖锐，并只有主瓣，主瓣垂直于振子轴；当l／λ＞0．5时，出现副瓣，随着
l／λ的增大，原来的副瓣逐渐变成主瓣，而原来的主瓣变成副瓣；当l／λ＝1时，主瓣消
失。这种方向性的变化主要是由于振子上电流分布的变化所引起的。

　　多个对称振子组合起来就构成天线阵。按照对称振子的排列方式，天线阵可以分为
直线阵、平面阵和立体阵等，不同的排列有不同的阵因子。根据方向性相乘原