天饋系統(tǒng)
天饋系統(tǒng)
天饋系統(tǒng)是指天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構(gòu)成。人們規(guī)定：電場的方向就是天線極化方向。一般使用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化和水平極化。
天線對空間不同方向具有不同的輻射或接收能力，這就是天線的方向性。衡量天線方向性通常使用方向圖，在水平面上，輻射與接收無最大方向的天線稱為全向天線，有一個或多個最
天饋系統(tǒng)
大方向的天線稱為定向天線。全向天線由于其無方向性，所以多用在點對多點通信的中心臺。定向天線由于具有最大輻射或接收方向，因此能量集中，增益相對全向天線要高，適合于遠距離點對點通信，同時由于具有方向性，抗干擾能力比較強。
天饋系統(tǒng)主要包括天線和饋線系統(tǒng)兩大類。
a) 吸盤天線：價格適中、安裝方便、增益適中，適合于安裝在移動車輛上，或吸附在金屬物體上。一般增益在2.6dB、5 dB等幾種。
b) 防盜天線：價格適中、安裝方便、增益同吸盤天線，安裝在金屬箱體外時從箱體外無法拆除，故名為防盜天線。
c) 低增益全向天線：增益為3.5dB，安裝需有固定支架，適合遠距離多點傳輸。
d) 高增益全向天線：增益為8.5dB，安裝需有固定支架，適合遠距離多點傳輸。
e) 定向天線：增益很高，為12dB，安裝需有固定支架，適合遠距離固定方向傳輸。
a) 50―3（阻抗50Ω,截面3）的饋線損耗為0.2dB/m.
b) 50―7（阻抗50Ω,截面7）的饋線損耗為0.1dB/m
c) 50―9（阻抗50Ω,截面9）的饋線損耗為0.07dB/m。
饋線是連接電臺與天線的重要設(shè)備。不同粗細、不同質(zhì)量的饋線對通信距離會產(chǎn)生很大的影響。
信號在饋線里傳輸，除有導(dǎo)體的電阻性損耗外，還有絕緣材料的介質(zhì)損耗。這兩種損耗隨饋線長度的增加和工作頻率的提高而增加。
因此，應(yīng)合理布局盡量縮短饋線長度。
無限長傳輸線上各處的電壓與電流的比值定義為傳輸線的特性阻抗，用Ｚ0 表示。 同軸電纜的特性阻抗的計算公式為：Ｚ0＝〔60/√εr〕×Log ( D/d ) [ 歐] 式中：D 為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑；d 為同軸電纜芯線外徑；εr為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對介電常數(shù)。通常Ｚ0 = 50 歐 ，也有Ｚ0 = 75 歐的。 由公式不難看出，饋線特性阻抗只與導(dǎo)體直徑D和d以及導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)εr有關(guān)，而與饋線長短、工作頻率以及饋線終端所接負載阻抗無關(guān).
信號在饋線里傳輸，除有導(dǎo)體的電阻性損耗外，還有絕緣材料的介質(zhì)損耗。這兩種損耗隨饋線長度的增加和工作頻率的提高而增加。因此，應(yīng)合理布局盡量縮短饋線長度。
單位長度產(chǎn)生的損耗的大小用衰減系數(shù) β 表示，其單位為 dB / m （分貝／米），電纜技術(shù)說明書上的單位大都用 dB / 100 m（分貝／百米）。 設(shè)輸入到饋線的功率為Ｐ1 ，從長度為 L（m ）的饋線輸出的功率為Ｐ2 ，傳輸損耗TL可表示為：TL ＝ 10 ×Lg ( Ｐ1 /Ｐ2 ) ( dB )
衰減系數(shù)為：β ＝ TL / L ( dB / m )
例如， NOKIA 7 / 8英寸低耗電纜， 900MHz 時衰減系數(shù)為 β ＝ 4.1 dB / 100 m ，也可寫成β ＝ 3 dB / 73 m ， 也就是說， 頻率為 900MHz 的信號功率，每經(jīng)過 73 m 長的這種電纜時，功率要少一半。而普通的非低耗電纜，例如， SYV-9-50-1， 900MHz 時衰減系數(shù)為 β ＝ 20.1 dB / 100 m ，也可寫成 β ＝ 3 dB / 15 m ， 也就是說， 頻率為 900MHz 的信號功率，每經(jīng)過15 m 長的這種電纜時，功率就要少一半。
什么叫匹配？簡單地說，饋線終端所接負載阻抗ＺL 等于饋線特性阻抗Ｚ0 時，稱為饋線終端是匹配連接的。匹配時，饋線上只存在傳向終端負載的入射波，而沒有由終端負載產(chǎn)生的反射波，因此，當天線作為終端負載時，匹配能保證天線取得全部信號功率。當天線阻抗為50歐時，與50歐的電纜是匹配的，而當天線阻抗為80歐時，與50歐的電纜是不匹配的。
,如果天線振子直徑較粗，天線輸入阻抗隨頻率的變化較小，容易和饋線保持匹配，這時天線的工作頻率范圍就較寬。反之，則較窄。在實際工作中，天線的輸入阻抗還會受到周圍物體的影響。為了使饋線與天線良好匹配，在架設(shè)天線時還需要通過測量，適當?shù)卣{(diào)整天線的局部結(jié)構(gòu)，或加裝匹配裝置。
前面已指出，當饋線和天線匹配時，饋線上沒有反射波，只有入射波，即饋線上傳輸?shù)闹皇窍蛱炀€方向行進的波。這時，饋線上各處的電壓幅度與電流幅度都相等，饋線上任意一點的阻抗都等于它的特性阻抗.
而當天線和饋線不匹配時，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時，負載就只能吸收饋線上傳輸?shù)牟糠指哳l能量，而不能全部吸收，未被吸收的那部分能量將反射回去形成反射波。
電壓駐波比 在不匹配的情況下, 饋線上同時存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，電壓振幅相加為最大電壓振幅Ｖmax ，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅Ｖmin ，形成波節(jié)。其它各點的振幅值則介于波腹與波節(jié)之間。這種合成波稱為行駐波。
反射波電壓和入射波電壓幅度之比叫作反射系數(shù)，記為 R ‑i@ `$CN
反射波幅度 （ＺL－Ｚ0） ~,_5w7|0u,[
R ＝ ───── ＝ ─────── ''''iy$oL!b
入射波幅度 （ＺL＋Ｚ0 ）
波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比，記為 VSWR
波腹電壓幅度Ｖmax （1 + R）
波節(jié)電壓輻度Ｖmin （1 - R）
終端負載阻抗ＺL 和特性阻抗Ｚ0 越接近，反射系數(shù) R 越小，駐波比VSWR 越接近于１，匹配也就越好。 愛立信
天饋系統(tǒng)就天線系統(tǒng)和饋線系統(tǒng)的合稱.
答：天線作為無線通信不可缺少的一部分，其基本功能是輻射和接收無線電波。發(fā)射時，把高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波；接收時，把電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流。
答：天線品種繁多，主要有下列幾種分類方式：
按用途可分為基地臺天線（base station antenna）和移動臺天線（mobile portable antennas）
按工作頻段可劃分為超長波、長波、中波、短波、超短波和微波；
按其方向可劃分為全向和定向天線；
答：天線作為通信系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的好壞直接影響通信系統(tǒng)的指標，用戶在選擇天線時必須首先注重其性能。具體說有兩個方面，第一選擇天線類型；第二選擇天線的電氣性能。選擇天線類型的意義是：所選天線的方向圖是否符合系統(tǒng)設(shè)計中電波覆蓋的要求；選擇天線電氣性能的要求是：選擇天線的頻率帶寬、增益、額定功率等電氣指標是否符合系統(tǒng)設(shè)計要求。因此，用戶在選擇天線時最好向廠家聯(lián)系咨詢。
答：增益是天線的主要指標之一，它是方向系數(shù)與效率的乘積，是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。增益大小的選擇取決于系統(tǒng)設(shè)計對電波覆蓋區(qū)域的要求，簡單地說，在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠，一般基地臺天線采用高增益天線，移動臺天線采用低增益天線。
答：天線輸入阻抗和饋線的特性阻抗不一致時，產(chǎn)生的反射波和入射波在饋線上疊加形成的磁波，其相鄰電壓的最大值和最小值之比是電壓駐波比，它是檢驗饋線傳輸效率的依據(jù)，電壓駐波比小于1.5，在工作頻點的電壓駐波比小于1.2，電壓駐波比過大，將縮短通信距離，而且反射功率將返回發(fā)射機功放部分，容易燒壞功放管，影響通信系統(tǒng)正常工作。
電壓駐波比 1.0 1.1 1.2 1.5 2.0 3.0
反射功率% 0 0.2 0.8 4.0 11.1 25.0
傳輸功率% 100 99.8 99.2 96 88.9 75.0
答：天線對空間不同方向具有不同的輻射或接收能力，這就是天線的方向性。衡量天線方向性通常使用方向圖，在水平面上，輻射與接收無最大方向的天線稱為全向天線，有一個或多個最大方向的天線稱為定向天線。全向天線由于其無方向性，所以多用在點對多點通信的中心臺。定向天線由于具有最大輻射或接收方向，因此能量集中，增益相對全向天線要高，適合于遠距離點對點通信，同時由于具有方向性，抗干擾能力比較強。
答：天線的電參數(shù)一般都于工作頻率有關(guān)，保證電參數(shù)指標容許的頻率變化范圍，即是天線的工作頻帶寬度。一般全向天線的工作帶寬能達到工作頻率范圍的3-5%，定向天線的工作帶寬能達到工作頻率的5-10%。
答：移動通信系統(tǒng)常使用特性阻抗為50歐的同軸電纜作為饋線。為了有效地把電波傳輸?shù)教炀€接口，應(yīng)盡量減小饋線的傳輸損耗。傳輸損耗取決于電纜的直徑和長度，同一頻率下電纜直徑越大，損耗越小，電纜越長損耗越大，原則上，要求電纜的傳輸損耗不宜超過3分貝。下表列出常用電纜的衰減值（db/m），用戶可根據(jù)自已情況，合理選擇電纜型號及長度。
頻率型號 150MHz 400MHz 900MHz
SYV-50-7 0.121 0.203 0.295
CTC-50-7 0.060 0.100 0.165
CTC-50-9 0.050 0.085 0.135
CTC-50-12 0.040 0.060 0.105
進口10D-FB 0.040 0.070 0.110
答：由于地形和環(huán)境的影響，天線接收到的電磁波是直射波、反射波及散射波的疊加，其結(jié)果決定了接收點處的場強幅度和相位，并直接影響天線的應(yīng)用效果。因此，選擇天線架設(shè)位置應(yīng)注意以下幾個方面：
1、 天線的發(fā)射或接收方向應(yīng)避開障礙物（樓房、鐵塔、橋梁等）；
2、 天線架設(shè)地點應(yīng)盡量遠離干擾源（高壓線、航線、鐵塔、公路等）；
3、 天線應(yīng)盡量架設(shè)在附近的制高點：
4、 如有幾付天線同在一個鐵塔上工作，應(yīng)特別注意它們之間的左右和上下的間距，以防相互耦合影響系統(tǒng)性能。
答：首先將天線、饋線和配套零部件按產(chǎn)品說明的要求組裝好，然后在天線的支撐位置，用卡具固定于塔桿的天線支架上，并使天線與塔桿的平行間距大于使用波長，減少塔桿對天線性能的影響。在天線端口處，將饋電線用連接器（或稱電纜頭）與天線接好，彎一個直徑約五十倍于饋電線直徑的圓環(huán)固定于天線支架上，避免連接器部位直接受力而斷線或損壞。
答：天線與饋電線主要是靠連接器連接，采用自粘性橡膠密封帶，將其拉伸后，以半搭形式纏繞在接連器上，可起到良好的密封防水作用。另外，在饋電線進入室內(nèi)處彎一個返水彎，可避免雨水沿饋電線進入室內(nèi)設(shè)備。
答：天饋系統(tǒng)架設(shè)好后，應(yīng)由專業(yè)技術(shù)人員使用專用檢測儀器進行檢測。通?？稍诎l(fā)射機和天饋系統(tǒng)之間串接通過式功率計，檢驗設(shè)備發(fā)射機功率和反射功率的大小來判斷系統(tǒng)工作是否正常。
移動通信基站天線是手機用戶用無線與基站設(shè)備連接的信息出（下行、發(fā)射）入（上行、接收）口，是載有各種信息的電磁波能量轉(zhuǎn)換器。基站 發(fā)射時，調(diào)制后的射頻電流能量經(jīng)基站天線轉(zhuǎn)換為電磁波能量，并以一定的強度向預(yù)定區(qū)域（手機用戶）輻射出去；手機用戶信息經(jīng)調(diào)制后的電磁波能量，由基站天線接收，有效地轉(zhuǎn)換為射頻電流能量，傳輸至主設(shè)備?；咎炀€是電磁波傳輸?shù)牡谝坏揽罩虚l口，它性能的好壞，嚴重影響到移動通信的質(zhì)量。
由于天線是開放的分布參數(shù)電路，屬于“運動電磁場”范疇，而集中參數(shù)元件（電阻、電感、電容、導(dǎo)線等）構(gòu)成的電路，屬于“電路”范疇。電磁場看不見，摸不著，看似簡單，但其理論計算及測試手段比電路復(fù)雜得多。天線專業(yè)的這一特點，以及移動通信的特定覆蓋要求，使移動通信基站天線具有高技術(shù)特點。加之，基站天線的室外高空使用環(huán)境惡劣，對其可靠性又提出了更高的要求。高技術(shù)加上高可靠性要求，使進入基站天線制造業(yè)的門檻較高，沒有強的技術(shù)實力和資金實力，是很難進入的。
通信天線的原理
通信天線作為無線通信不可缺少的重要部分，其基本功能是輔射和接收無線電波。發(fā)射時，把高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波：接收時，把電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流。
通信天線的種類
按用途可分為基地臺天線(base station antenna)和移動天線(mobile and portable antennas)；按工作頻段可劃分為超長波、長波、中波、短波、超短波和微波天線；按其方向性可劃分為全向和定向天線；按其結(jié)構(gòu)特性可劃分為線天線和面天線。
怎樣選擇通信天線
天線作為通信系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的好壞直接影響通信的質(zhì)量，用戶在選擇天線時必須首先注重其性能。具體說有兩個方面，第一選擇天線類型；第二選擇天線的電氣性能。選擇天線類型的意義是：所選天線的方向圖是否符合系統(tǒng)設(shè)計中電波覆蓋的要求；選擇天線電氣性能的意義是：選擇使用天線的頻率、帶寬、增益、額定功率等電氣指標是否符合系統(tǒng)設(shè)計要求。因此，用戶在選擇天線時最好向廠家聯(lián)系咨詢。
通信天線基本的性能指標
天線的增益
增益是天線的主要指標之一，它是方向系數(shù)與效率乘積，是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。增益大小的選擇取決于系統(tǒng)設(shè)計對電波覆蓋區(qū)域的要求，簡單地說，在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離就越遠。一般基地臺天線采用高增益天線，移動臺天線采用低增益天線。
天線的電壓駐波比
天線輸入阻抗與饋線的特性阻抗不一致時，產(chǎn)生的反射波和入射波在饋線上疊加形成駐波，其相鄰電壓最大值和最小值之比就是電壓駐波比。它是檢驗饋線傳輸效率的依據(jù)。電壓駐波比與功率關(guān)系如下表。本公司產(chǎn)品符合國家標準，在工作頻段的電壓駐波比小于1.5，在工作頻點電壓駐波比小于1.2。電壓駐波比過大，將縮短通信距離，而且反射功率將返回發(fā)射機功放部分，容易燒壞功放管，影響通信系統(tǒng)正常工作。
電壓駐波比 1.0 1.1 1.2 1.5 2.0 3.0
反射功率% 0.0 0.2 0.8 4.0 11.1 25.0
傳輸功率% 100 99.8 99.2 96 88.9 75
天線的方向性
天線對空間不同方向具有不同的輻射或接收能力，這就是天線的方向性。衡量天線方向性通常使用方向圖，在水平面上，輻射與接收無最大方向的天線稱為全向天線，有一個或多個最大方向的天線稱為定向天線。全向天線由于其無方向性，所以多用在點對多點通信的中心臺站。另外，我們可以采用一些技術(shù)使全向天線略帶方向性，根據(jù)使用現(xiàn)場地形的需要使方向圖成為橢圓形、扇形、心形等，這樣使天線的應(yīng)用就更加靈活，效率更加提高。定向天線由于具有最大輻射或接收方向，因此能量集中，增 益相對全向天線要高，適合于遠距離點對點通信，同時由于具有方向性，抗干擾力比較強。
天線的工作頻帶寬度
天線的電參數(shù)一般都與工作頻率有關(guān)，保證電參數(shù)指標容許的頻率變化范圍，即是天線的工作頻帶寬度。對于線天線常采用的阻抗特性，即電壓駐波比小規(guī)定值下的頻率連續(xù)段為天線的工作帶寬。一般全天線的工作帶寬能達到工作頻率的3-5%，定向天線的工作帶寬能達工作頻度的5-10%。通常，寬頻帶天線工作頻率范圍大，適用于多頻點通信系統(tǒng)共用；窄頻帶天線抗干擾能力強，相對增益高，適用于單頻點通信系統(tǒng)使用。
通信天線系統(tǒng)的選擇與安裝
通訊電纜的選取
移動通信系統(tǒng)常使用特性阻抗為50Ω的同軸電纜作為饋線。為了有效地把電 波傳輸?shù)教炀€端口，應(yīng)盡量減少饋線的傳輸損耗。傳輸損耗取決于電纜的直徑和長度，同一頻率下電纜直徑越大，損耗越小，電纜越長損耗越大。原則上，要求電纜的傳輸損耗不宜超過3分貝。用戶可根據(jù)自己情況，合理選擇電纜類型以及長度。
天線安裝地點的選取
由于地形和環(huán)境的影響，天線接收到的電磁波是有效直射波與反射波、繞射波及散射波的疊加，其結(jié)果決定了接收點的場強幅度和相位，并直接影響天線的應(yīng)用效果。因此，選擇天線架設(shè)位置應(yīng)注意以下幾個方面：
天線的發(fā)射或接收方向應(yīng)避開障礙物(樓房、鐵塔、橋梁等)；
天線架設(shè)地點盡量遠離干擾源(高壓線、航線、鐵路、公路等)；
天線應(yīng)盡量設(shè)在附近的制高點；
如有幾付天線同在一鐵塔上工作，應(yīng)注意它們之間的左右和上下的間距，以防相互耦合影響系統(tǒng)性能。
天饋系統(tǒng)的安裝
首先將天線、饋線和配套零部件按產(chǎn)品說明的要求組裝好，然后在天線的支撐位置，用卡具固定于塔桿的天線支架上，并且使天線與塔桿的平行間距大于使用波長，減少塔桿對天線性能的影響。在天線端口處，將饋電線用連接器(或稱電纜頭)與天線接好，彎一個直徑約五十倍饋電線直徑的圓環(huán)固定于天線支架上，避免連接器部位直接受力而斷線或損壞
影響天饋系統(tǒng)的常見因素
受水和雷電的干擾
天線和饋電線本身都有很好的防水、防腐蝕性能，我們所指的主要是天饋系統(tǒng)室外連接部位的防水和防潮濕。天線與饋電線主要是靠連接器連接，采用自粘性橡膠密封帶，將其拉伸，以半搭形式纏繞在連接器上，可起到良好的密封防水作用。另外在饋電線進入室內(nèi)處彎一個返水彎，可避免雨水沿饋電線進入室內(nèi)設(shè)備。天線一般都架設(shè)在室外較高的位置，有效地防止雷電干擾和破壞，才能確保通信系統(tǒng)的安全工作。因此，地面設(shè)施(如鐵塔、建筑物等)應(yīng)有良好的接地措施，接地電阻不大于4Ω。天線應(yīng)架設(shè)在塔頂避雷針的有效避雷范圍內(nèi)，即避雷針頂部下方45℃角覆蓋面內(nèi)。通信天線一般都設(shè)計成外殼直接接地型，但為防止雷電、強電感應(yīng)或氣候變化引起的脈沖放電對通訊設(shè)備的沖擊，還應(yīng)在饋電線上串接避雷裝置，使通信系統(tǒng)更安全的工作。
受雨雪天氣的影響
電磁波在不同媒質(zhì)傳播其損耗也有所不同。一般來說雨雪天氣比晴朗天氣的散射損耗和吸收衰減增大。因此，會影響接收電平，會使通信區(qū)域變小，效果變差。隨著天氣轉(zhuǎn)好，通信恢復(fù)正常，則說明天線系統(tǒng)無問題。但如果天氣晴朗以后，通信效果仍不好，則應(yīng)由專業(yè)人員檢查該系統(tǒng)是否存在故障。
天饋系統(tǒng)的檢測方法
天饋系統(tǒng)架設(shè)好后，應(yīng)由專業(yè)技術(shù)人員使用專用檢測儀器進行檢測。通?？稍诎l(fā)射機和天饋系統(tǒng)之間串接通過式功率，檢驗設(shè)備發(fā)射功率和反射功率的大小來判斷系統(tǒng)工作是否正常。
天饋系統(tǒng)常見故障及其排除方法
天饋系統(tǒng)的常見故障：
1.天線的性能，參數(shù)不能滿足使用要求；
2.接頭密封不嚴，使水汽進入饋線，影響信號發(fā)射；
3.架設(shè)位置不合理，如太靠近干擾源等；
4.發(fā)射機功率超過天線額定功度，使天線過載或燒毀；
5.遭受外物撞擊，改變了天線原有的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)；
6.電纜頭焊接不牢，信號時有時無；
7.天線波束指向偏離，天線桿或支架偏位等。
排除上述故障的方法：
1.更換天線；
2.更換電纜，并嚴格按操作要求用防水膠或自粘防水膠帶；
3.把接頭處密封好；
4.遠離干擾源，天線與架設(shè)天線的塔桿相距大于使用波長；
5.更換額定功度大的天線；
6.送回廠家修理；
7.重新更換電纜頭，仔細焊接防止虛焊；
8.調(diào)整天線指向，修復(fù)支架，重新緊固。
