天馈系统基本概念和天线安装规范
天馈系统是无线网络规划和优化中关键的一环,包含天线和与之相连传输信号的馈线。天馈系统的各种工程参数在进行网络优化和规划时的设计是影响网络质量的根本因素。因此,理解、学习天馈系统的基本知识是非常重要的。下面就逐一介绍天馈系统的各种概念。
1) 天线的基本概念
a) 天线辐射电磁波的基本原理(基本电振子的场强叠加);
当导线载有交变电流时,就可以形成电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长短和形状有关。在理论上,如果导线无限小时,就形成线电流元,线电流元又被称为基本电振子。在天线理论中,分析往往都是从基本电振子开始的,因为任何长度的线天线都可以分解为许多无限小的线电流元;而这些天线的辐射场强就是线电流元的场强叠加,因此,天线的辐射能力是随着天线的长度变化而变化的。
根据麦克斯韦方程,考虑线电流元远区场(辐射区)的情况,当两根导线的距离很接近时(左下图),两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消,因此此时产生的总的辐射变得微弱。但如果将两根导线张开(右下图),这时由于两导线的电流方向相同,由两导线所产生的感应电动势方向也相同,因而此时产生的辐射较强。
当导线的长度L远小于产生的电磁波的波长时,导线的电流很小,因而所产生的辐射也很微弱.;而当导线的长度增大到可与波长相比拟时,导线上的电流就显著增加,此时就能形成较强的辐射。我们把能产生较强辐射的直导线称为振子。
当两根导线的粗细和长度相等时,这样的振子叫做对称振子。当振子的每臂长度为四分之一波长,全长为二分之一波长时,称为半波对称振子(见下图)。当振子的全长与波长相等的振子,称为全波对称振子。将振子折合起来的,称之为折合振子。
对称振子是工程中用到的最简单的天线,它可以作为独立的天线使用,也可以作为复杂天线阵的组成部分或面天线的馈源。对称振子的方向性比基本电振子强一些,但仍然很弱。因此,为了加强某一方向的辐射强度,往往要把好几副天线摆在一起构成天线阵。在GSM系统中,我们采用的就是各种类型的天线阵。
b) 天线的方向图和能量辐射方向的控制
在实际的工程中,我们往往需要天线只接受或只向某一个方向发射。因此,我们需要各种各样的具有方向性的天线。天线的方向性就是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言,方向性表示天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示.如下图所示,这就是工程意义上的典型的方向图。方向图又分为水平方向图和垂直方向图两种。
Horizontal and vertical antenna diagram with some antenna parameters