天线的近场和远场
天线是一种能量转换装置,发射天线将导行波转换为空间辐射波,接收天线则把空间辐射波转换为导行波。因此,一副发射天线可以视为辐射电磁波的波源,其周围的场强分布一般都是离开天线距离和角坐标的函数。通常,根据离开天线距离的不同将天线周围的场区划分为感应场区、辐射近场区和辐射远场区。
(1电抗近场
感应场区是指很靠近天线的区域。在这个场区里,不辐射电磁波,电场能量和磁场能量交替地贮存于天线附近的空间内。电小尺寸的偶极子天线其感应场区的外边界条件是l/2p。这里,l是工作波长。
(2)辐射近场
在辐射近场区(又称菲涅尔区)里电场的相对角分布(即方向图)与离开天线的距离有关,即在不同距离处的方向图是不同的。这是因为:
*由天线各辐射源所建立的场之相对相位关系是随距离而变的。
*这些场的相对振幅也随距离而改变。在辐射近场区的内边界处(即感应场区的外边界处)天线方向图是一个主瓣和副瓣难分的起伏包络。
天线辐射特性测量法分类
天线辐射特性测量方法。远场法可分为室外场、室内场及紧缩场;近场法可分为平面、球面、柱面近场测试法。
远场方法
远场方法又称为直接法,所得到的远场数据不需要计算和后处理就是方向图。但是它往往需要很长的距离才能测试天线的特性,所以大多数的远场方法都在室外测试场地进行。室外场又分高架场和斜架场,统称为自由空间测试场,主要缺点是容易受外界的干扰和场地反射的影响。远场方法如果在暗室里进行就称为室内场。因为所需空间很大,室内场往往成本高。
紧缩场在分类上是属于远场测试场,但是它不用很大的测试场,而是用一个抛物面天线和馈源,馈源放在抛物面天线的焦点区域,经过抛物面反射的波是平面波。这样被测天线就在平面波区域。紧缩场设备的加工精度要求很高,改变工作频段需要更换馈源,费用较大。
常用的天线
移动通信常用的板状天线、直放站施主天线与室内天线。
板状天线
无论是GSM 还是CDMA, 板状天线是用得较为普遍的一类极为重要的板状天线。这种天线的优点是:增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能使用寿命长。
板状天线也常常被用作为直放站的用户天线,根据作用扇形区的范围大小,应选择相应的天线型号。
高增益栅状
从性能价格比出发,人们常常选用栅状抛物面天线作为直放站施主天线。由于抛物面具有良好的聚焦作用,所以抛物面天线集射能力强,直径为 1.5 m 的栅状抛物面天线,在900兆频段,其增益即可达 G = 20dBi。它特别适用于点对点的通信,例如它常常被选用为直放站的施主天线。
抛物面采用栅状结构,一是为了减轻天线的重量,二是为了减少风的阻力。
抛物面天线一般都能给出 不低于 30 dB 的前后比 ,这也正是直放站系统防自激而对接收天线所提出的必须满足的技术指标。