面包芯语

天线内部构造深度揭秘

无线深海 2021-09-08 23:00
构建AI未来，Arm计算平台无处不在 解密5G NR定位在分布式能源系统的同步控制应用
基站天线天天见，你一定很好奇它到底长啥样吧？





基本原理


天线的基本原理是：导线上有交变电流流动时，就会产生电磁波辐射。若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，辐射很弱；将两导线张开电场就散播在周围空间，辐射增强。



以偶极天线（圆棍式的全向天线）为例，结构大都为两个1/4波长电线或钢、铝管组成的直条形，构成了一个1/2波长的半波振子。



其腹部四周产生电磁波，但天线的两个顶端几乎不会产生电波。因此，我们看到一个单一的半波振子具有“面包圈” 形的辐射方向图。





辐射方向图


方向图比较


下面这些天线辐射模型，有没有想一口吃掉的冲动？




天线辐射方向图一般为三维辐射立体图，用来表述天线在空间各个方向上所具有的发射和接收电磁波的能力。


实际评判中将其转化成的二维平面图形，即水平面方向图及垂直面方向图。




一些参数










…

下倾


天线有两种调下倾角方法：机械俯仰角和电调俯仰角。


电调：通过改变馈入各振子的信号相位来改变天线主瓣的下倾角度。 


电调俯仰角的优点是方向图不会明显变形。


天线增益


偶极天线通常用来做参考天线，其增益被定义为"1"，又称为"0dB"，假如将2支偶极天线巧妙安排，又能不互相影响，并将电能先后经过2支天线，则理论上将会使某一个小角度内的电波强度提高2倍，即 "3dB"。

依此类推，如果我们把多节偶极天线上下排列，就可将电波强度一直提高，通常可在10dB以下，但总能量并没有增多或减少，只是其它角度的电波会集中于更窄的角度。


此刻你想到了什么？八木天线，也叫排骨天线。


增益的定义是：指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方之比，即功率之比。增益一般与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、旁瓣越小，增益越高。



我们经常看到用dBi来表示天线的增益，因此需要理解dBi的含义。

如下图所示，虚线为 "点" 辐射源，代表一个理论上存在但实际做不到的理想球体，它的电波向四面八方平均发射而形成一个球状。在相同功率下，在任意方向，它的电波强度均为偶极天线的0.6倍，即 "-2.15dB"，换句话说，如果理想点发射源被定义为 “1”，即 "0 dB"，则偶极天线腹部电场强度最高点为其1.6倍，即 “2.15dB"。为免混淆，通常写成 "2.15dBi"，这里的 "i" 代表球体发射为基准。“i”表示isotropic，即各向同性。



所以，一支增益为 2.15dBi 的天线就是增益为0dB的天线，也就是无增益的普通天线。

组成部件


天线主要由四部分组成：辐射单元（天线单元）、反射板（底板）、功率分配网络（馈电网络）和封装防护（天线罩）。




对于定向天线，辐射单元固定在反射板上，反射板把辐射控制到单侧方向，将平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。 

通常辐射单元包括半波振子、微带贴片和背腔缝隙式三种类型。



多频段天线具有多个独立的馈电网络和独立的辐射单元列。



5G时代的天线


从2G到4G，移动基站天线经历了全向天线、定向单极化天线、定向双极化天线、电调单极化天线、电调双极化天线、双频电调双极化到多频双极化天线，以及MIMO天线、有源天线等过程。

进入5G时代，随着Massive MIMO技术规模引入，天线的工作模式发生了质的变化。

简单对比4G和5G的天线辐射模型...

由于5G工作于更高频段，信号容易衰减，因此需要采用波束赋形的办法，即大规模多天线系统控制每一个天线单元的发射（或接收）信号的相位和信号幅度，产生多束具有高度指向性的窄波束，使得信号能量集中，提升增益，来补偿无线传播损耗，且可降低干扰。


▲控制相位产生灵活的指向波束

且采用波束跟踪技术，就像为每台终端“定制”信号一样。



天线的尺寸与频率有关，由于3G频段比2G高，3G天线比2G小，到了5G时代，频段更高，天线也变得越来越小。




本文来源：网优雇佣军

登录阅读全文
免责声明： 该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系：  nick.zong@aspencore.com！
无线深海 移动通信交流，无线通信发展趋势，最新动态，原创科普文章发表。
评论 （0）
  • 两会之声|贾少谦：打通以旧换新“梗阻”，全面激发县域经济活力
    文/郭楚妤编辑/cc孙聪颖‍2024年9月起，家电以旧换新政策在全国范围内广泛落地。8大类产品的覆盖、15%—20%的强劲补贴力度，对消费的拉动超越预期。1月15日，国家发改委和财政部联合发布了《关于2025年加力扩围实施大规模设备更新和消费品以旧换新政策的通知》（以下简称“通知”），明确了补贴设备类型和补贴幅度。2025年以旧换新政策覆盖范围新增手机、平板、智能手表手环3类数码产品，要求单件售价不超过6000元，按产品售价的15%给予补贴。每位消费者每类产品可享受补贴一次，且每件不超过500元
    华尔街科技眼 2025-03-11 09:40 58浏览
  • 行车记录仪存储卡提示需要格式化，别急！这里有解决之道
    行车记录仪存储卡现状描述行车记录仪作为现代驾驶中的重要安全设备，其记录的视频资料在关键时刻往往能起到至关重要的作用。然而，许多车主在使用行车记录仪时，经常会遇到存储卡提示需要格式化的情况。这一提示不仅让车主们感到困惑，更可能让他们担心行车记录仪的数据安全问题。行车记录仪存储卡提示需要格式化，意味着存储卡上的数据可能无法被正常读取，或者存储卡本身存在某种故障。这种情况下，行车记录仪可能无法继续录制新的视频，而原有的视频资料也可能面临丢失的风险。分析行车记录仪存储卡提示需要格式化怎么办当行车记录仪存
    172林 2025-03-12 14:00 59浏览
  • 解密双核DSP架构：TH1520如何以毫瓦级功耗重塑语音交互能效边界？
           传统语音芯片在复杂场景下的高功耗问题长期困扰行业。以某主流智能音箱为例，其待机日均耗电0.05度，年耗电量超18度，相当于一盏5W LED灯全年耗电量的3.6倍。思必驰TH1520芯片通过双核DSP架构与40nm先进制程的协同创新，将典型场景功耗压缩至15-80mW，仅为行业平均值的1/5，成功破解了这一难题，并在美的空调、小鹏P7等产品中实现商用落地。       双核DSP架构的分工与协作是TH15
    中科领创 2025-03-11 15:07 132浏览
  • 浅谈医工交叉应用五：心电系统
           记得二十多年前，年轻的我刚入行，加入了当年的全球最大的企业也是医疗器械的龙头老大，在企业内医疗器械分公司业务被誉为“皇冠上的宝石”，在他众多的卓越分公司中熠熠生辉格外耀眼。而当年年轻的我就加入了行业中的“黄埔军校”中茁壮成长，开始了追梦（也是噩梦）之旅，工作中得知该公司工程师在美国很受尊敬，路上出示工作证连警方都会优先放行。而在国内的工作让我深切感受到了一辆跑车是如何奔驰在崎岖不平的山路上，感恩这些年来祖国变的富强，建设出了条条康庄大道。风流
    广州铁金刚 2025-03-12 12:09 47浏览
  • 数字隔离器，如何提升储能系统的安全与效能？
    随着全球对光伏、风电等可再生能源需求的持续增长，在全球能源转型的浪潮中，储能技术凭借着可平衡能源供需、提高能源利用效率等优势，已成为实现 “双碳” 目标的核心支撑。据国家能源局公布数据显示，截至2024年底，我国新型储能装机规模突破7000万千瓦，约为“十三五”末的20倍，比2023年底增长超过130%，市场前景持续向好。目前，储能系统正朝着高电压（1500V+）与长寿命（≥10 年）等方向稳步演进，然而，愈发高压化、复杂化的储能系统亦面临着严峻的安全挑战。例如，储能电池组与控制电路的直接连接可
    华普微HOPERF 2025-03-12 11:16 39浏览
  • 汽车NVH诊断案例 | 纯电车急加速过大弯底盘异响
    故障现象一辆单电机，前驱的纯电动汽车。方向盘往一边打死过弯，急加速下，听到底盘传来“呜呜”声。在车内能听到，但不算太明显，要仔细听才能听到。类似轴承的声音，车速在30~40km/h下也能重现。故障诊断初步判断根据故障现象的描述，初步怀疑可能的故障点是：1) 左边轮胎的轴承响2) 右边轮胎的轴承响3) 中间的减速器响4) 驱动电机响为了更精确地定位故障，我们使用虹科Pico NVH异响设备来捕捉故障出现时的实时振动和声音数据，用数据说话！设备连接与探头布置如图1，将四通道分别通过四个NVH接口盒与
    虹科Pico汽车示波器 2025-03-12 13:35 61浏览
  • 双头微孔雾化驱动电路_2025低成本方案_基于LOXIM驱动芯片LX8201-0B
    为增加微孔加湿器的雾化量，以及从外观和功能设计角度，进一步差异化桌面小型加湿器，市场上出现了越来越多的双头甚至多头的微孔雾化加湿器，用两根棉棒连接两个微孔雾化片，可以同时工作雾化（如下图所示，图片来自网络，仅供参考，侵删），也可以只是其中某一个微孔陶瓷片单独工作雾化。这种双头雾化的设计，存在一个刚需的规格要求：双头的一致性，也就是要保证两个微孔在雾化时的流量大致相同，雾态从外观上不能有明显的差别。消费者语言简单说就是：不能一个高一个低。实际市场的反馈，有公司已经收到不少针对“双头雾化明显不一致”
    Loximonline 2025-03-10 22:11 84浏览
  • PCB 厂家深度解读：PCB 材料常见疑问全知晓
    在捷配PCB板厂的官网计价页中，材料选择难住了很多新打板的工程师，接下来就提供一些疑问解答：一、PCB 原材料有哪些？PCB 制造需要诸多原材料，对于 PCB 厂家而言，这是生产的基础要素。其中包括覆铜板、绝缘金属基板、半固化片、铜箔、阻焊油墨、丝印油墨以及一些化学药剂等。在柔性 PCB 制造时，原材料则有聚酰亚胺和聚酯柔性覆铜板、覆盖膜、胶粘剂、电磁屏蔽膜，有时还会用到钢板或 FR - 4 作为补强材料。 二、原材料在 PCB 成本中的占比情况如何？原材料成本在 PCB 运营成本中所
    捷配科技 2025-03-12 09:16 60浏览
  • J599系列光纤连接器的特点与未来发展方向
    J599系列光纤连接器的特点标准J599 III系列光纤连接器、J599 A8系列光纤连接器和J599 A6系列光纤连接器均具有相同的符合GJB599B标准规定的插座法兰尺寸。其中，J599 A8系列光纤连接器和J599 A6系列光纤连接器可提供APC的端面类型，其插入损耗和回损损耗性能更优。J599系列光纤连接器的未来发展方向随着国内光纤通信技术的日趋成熟，光纤处理工艺水平的不断提高，以及对光纤连接器需求的多样化，J599系列光纤连接器正在向低损耗、高密度、高可靠方向发展。中连讯科J599 I
    用户1741596356358 2025-03-11 14:24 90浏览
  • 关于触摸芯片的那些事
    随着科学技术的不断发展，触摸芯片在我们的生活中开始扮演着越来越重要的角色，大到工业设备，小到家用电器中都能找到它的身影。相信大家都很好奇触摸芯片到底是怎样一个神奇的存在呢？那我们今天就来一探究竟。要了解触摸芯片，首先我们要知道触摸芯片的定义。触摸芯片是一种感知人机交互的电子元器件，一般分为电阻式和电容式两种触控技术，目前市场上大部分触摸芯片是基于电容式触控感应技术的触摸芯片。我们就以此为例来说明。<iframe height=340 width=100% allowscriptaccess
    ICMAN 2025-03-12 09:37 50浏览
  • 优思学院｜质量管理体系包括了哪些内容呢？
    质量管理体系可以依公司场址所有产品与服务过程管理，输入与输出活動來推行使用，例如电动自行车产业包括一阶委外加工供应商、客供品管理、风险管理与质量一致性车辆审验作业等。中小企业要确保组织质量系统的程序及政策得以落实。有效的执行质量保证责任，以满足客户的需求，成公司的目标质量政策，需制文件程序化。质量管理体系定义落实公司质量管理而建立的组织架构、工作职责、作业程序等并将其文件化管理。一般中小企业质量系统依据当地政府法令与ISO国际标准规范要求，以追求客户满意需求过程导向、公司的质量政策制定的。其文件
    优思学院 2025-03-11 11:25 91浏览
  • ASL CS5228|CS5228AN规格说明书|HDMI2.0 6.0Gbps抖动清除中继器芯片规格书
    CS5228 是一款单端口 HDMI/DVI 电平转换 / 中继器，具有重新定时功能。它支持高达 6.0 Gbps 运行速率的交流和直流耦合输入T-MDS 信号，具备可编程均衡和抖动清理功能。它包含 TypeC双模式 DP 线缆适配器寄存器，可用于识别线缆适配器的性能。抖动清理 PLL（锁相环）能够消除输入抖动，并完全重置系统抖动容限，因此能更好地满足更高数据速率下 HDMI 抖动合规性要求。设备的运行和配置可通过引脚设置或 I2C 总线实现。自动断电和静噪功能提供了灵活的电源管理。2. 特性
    QQ1540182856 2025-03-11 15:35 67浏览
我要评论
0
3
点击右上角，分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦