常用天线、无源器件介绍

常用天线、无源器件介绍京信通信系统（中国）有限公司无线优化事业部二○○八年二月目录1天线原理2天线产品3无源器件概述4功分器介绍563dB电桥介绍耦合器介绍7合路器介绍89各无源器件主要指标介绍衰减器介绍一、天线原理－天线定义天线的定义：能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置。天线的功能：能量转换－导行波和自由空间波的转换；定向辐射（接收）－具有一定的方向性。辐射原理图一、天线原理－天线辐射原理1/2波长天线基本辐射单元－半波振子辐射参数半功率波束宽度、前后比、极化方式、交叉极化鉴别率、方向性系数、天线增益、主瓣、副瓣、旁瓣抑制、零点填充、波束下倾…电路参数电压驻波比VSWR、反射系数Γ、回波损耗RL、输入阻抗Zin、传输损耗TL、隔离度Iso、无源三阶互调PIM3…一、天线原理－天线参数一、天线原理－天线参数天线旁瓣上旁瓣下旁瓣主瓣一、天线原理－天线参数水平面波束宽度10dB波瓣宽度120°(eg)峰值峰值-10dB峰值-10dB60°(eg)峰值峰值-3dB峰值-3dB3dB波瓣宽度15°(eg)峰值峰值-3dB峰值-3dB32°(eg)峰值峰值-10dB峰值-10dB垂直面波束宽度一、天线原理－天线参数前后比:指定向天线的前向辐射功率和后向±30°内辐射功率之比后向功率前向功率前后比(dB)=10log，典型值约为25dB目的是尽可能减少后向辐射功率前向功率后向功率增益和天线尺寸及波束宽度的关系将“轮胎”压扁，信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大，波束宽度越窄；一、天线原理－天线参数天线增益的几个要点：天线是无源器件，不能产生能量。天线增益只是将能量有效集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长。增益增加3dB，体积增大一倍。天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。一、天线原理－天线参数一、天线原理－辐射参数极化:指电场矢量在空间运动的轨迹或变化的状态。垂直方式水平方式+45斜角-45斜角一、天线原理－电路参数9.5W80欧姆50欧姆前向:10W回波:0.5W此例中，回波损耗为10log(10/0.5)=13dBVSWR(驻波比)是对此现象的另一种度量方法回波损耗一、天线原理－电路参数隔离度:是某一极化接收到的另一极化信号的比例1000mW(即1W)1mW该例子中，隔离度为：10log(1000mW/1mW)=30dB一、天线原理－电路参数无源交调（PIM）：当两个频率f1和f2输入到天线，由于非线性效应，天线辐射的信号除频率f1和f2外，还包括有其他频率，如2f1-f2和2f2-f1(3阶)等。ODP-065R15DB(III-V)天线类别水平半功率角极化方式增益接头类型频段规格代码天线类别:ODP(室外定向板状天线),OOA(室外全向天线)，IXD(室内吸顶天线),OCS(室外双向天线),OCA(室外集束天线),OYI(室外八木天线),ORA(室外抛面天线),IWH(室内壁挂天线)等等半功率角:032,065,090,105,360(基站天线)020，030，040，050，060，075，090，120，160，360（直放站天线）极化方式：R(双极化)，V(单极化)增益：按照实际指标，目前最大为21dBi接头类型：D(Din头)，N(N型头),S(SMA头)，T(TNC头)等等频段：G(GSM),A(CDMA),B(GSM+CDMA),C(GSM1800),F(3G),K(DCS+3G),W(2G+GSM1800+3G),N(824-2500),D(DB+GSM1800),L(WLAN)规格代码：罗马字母表示第几代产品后面字母和数字表示电调下倾角、赋形、电调等信息F:赋形；V：电调；RV：远程电调等等天线命名方式二、天线产品全向天线薄型天线双频天线高增益天线三频天线电调天线二、天线产品－基站天线二、天线产品－分布系统天线室内吸顶天线超薄吸顶天线烟感器型吸顶天线灯型吸顶天线二、天线产品－分布系统天线室内壁挂天线水仙花型标准型壁画型二、天线产品－室外天线施主天线窄波束、方向性强高前后比八木天线角反射天线抛物面天线二、天线产品－室外天线用户天线宽频全向天线对数周期天线板状天线无源器件分为线性器件与非线性器件。线形无源器件又有互易与非互易之分。线形互易元件只对微波信号进行线形变换而不改变频率特性，并满足互易原理。通常我们所说的无源器件指的都是线性互易元件。微波无源器件概述三、无源器件概述线性互易元件树状图三、无源器件概述功分器功分器是一种将一路输出信号能量分成两路或多路输出的器件。本质上是一个阻抗变换器。是否可以将功分器逆用以取代合路器呢？在做为合成器使用时，不仅需要高隔离，低驻波比，更侧重于要求承受大功率。考虑到常用的腔体功分器输出端口不匹配，大驻波；微带功分器反向承受低功率的特点，我们不建议使用功分器逆用来取代合路器。三、功分器介绍功分器的分类功分器立体电路类（腔体）平面电路类（微带）产品代表：RD-52(53/54)N/NP-F1RD-52(53/54)N/NP-F2产品代表：RD-52(53/54)N/NP-B0RD-52(53/54)N/NP-B3三、功分器介绍功分器分类比较微带线同轴腔体插损相对稍大小输出口驻波小不作为声明值输出隔离保证一定程度隔离不作为声明值功率容量小大可靠性相对稍差高可靠，长寿命三阶互调失真典型值-140dBC典型值-150dBC对终端要求要求负载驻波小无应用室内中小功率场合所有场合三、功分器介绍腔体功分器特点腔体功分器，采用优质合金作为导体，填充介质为空气；能承受比较大的功率，最大可达200W；而介质损耗，导体损耗基本上可忽略不计，插入损耗小，能做到0.1dB以下。但由于没有隔离电阻，输出端口隔离度很小，因此腔体功分器不能作为功率合成器使用．三、功分器介绍功分器测试指标示意图如图所示，1口可测得驻波比；2，3口可测得插入损耗，而由于腔体功分器本身的器件特点，输出口驻波以及输出口的隔离不作为声明值提出。可测指标：驻波可测指标：插损可测指标：插损三、功分器介绍功分器三、功分器介绍名称宽频腔体功分器型号RD-52N/NP-F2RD-53N/NP-F2RD-54N/NP-F2频率范围800~2500MHz分配损耗3dB4.8dB6dB插损≤0.2dB≤0.2dB≤0.2dB驻波比（输入端口）≤1.2:1功率容量200W阻抗50Ω接头N-K体积210×61×25mm233×61×25mm233×61×43mm重量0.3kg0.44kg0.50kg环境温度-35℃~+75℃相对湿度≤95%RD-52（3/4）N/NP-F2三、功分器介绍耦合器耦合器是一种将输入信号的能量通过电场、磁场耦合分配出来一部分成为耦合端输出，剩余部分成为输出端输出，以完成功率分配的元件。耦合器的功率分配是不等分的。又称功率取样器。四、耦合器介绍四口网络耦合器原理说明图四、耦合器介绍耦合器分类耦合器同轴腔体耦合器带状线结构耦合器产品代表：RC-5NK/NK/NK-06F1(耦合度可选，此处以6dB耦合器为例）腔体定向耦合器产品代表：RC-5NK-06F3(耦合度可选，此处以6dB耦合器为例）产品代表：RC-5NK-06F(耦合度可选，此处以6dB耦合器为例）四、耦合器介绍耦合器分类比较微带线耦合器腔体定向耦器同轴腔体耦合器插损大较小小驻波比较差较好差方向性较好较好不作为声明值功率容量小中大端口匹配所有端口阻抗匹配所有端口阻抗匹配输入口匹配内部结构焊接方式有隔离电阻空气介质，无焊点可靠性中中高四、耦合器介绍定向耦合器定向耦合器常用与对规定流向微波信号进行取样，主要目的是分离及隔离信号，或是相反地混合不同的信号，在无内负载时，定向耦合器往往是一四端口网络．定向耦合器常有两种方法实现耦合线定向耦合器输出端与耦合端结构上不相临分支线定向耦合器输出端与耦合端结构上相临四、耦合器介绍腔体耦合器特点：承载大功率，表现低损耗。原因：１、腔体内部填充介质为空气，在传输过程中，因空气介质原因引起的介质耗散要低得多。２、其耦合线带一般采用导电性良好的导体（如铜表面镀银）制成，导体损耗基本上可忽略不计。３、腔体体积大，散热快．承受高功率。四、耦合器介绍耦合器指标测试示意简图如图所示，其中，方向性=隔离度-耦合度，无法接读取数据。可测指标：驻波比可测指标：耦合度；与输出端一起测隔离度可测指标：与输入端一起测主干插损四、耦合器介绍四、耦合器介绍名称宽频腔体耦合器型号RC-5NK/NK/NK-xxF1频率范围800-2500MHz耦合度6dB：6±0.6dB；10dB：10±0.8dB15dB：15±0.8dB；20dB：20±0.8dB30dB：30±1.0dB插损(含分配比)6dB：1.7dB；10dB：0.7dB15dB：0.3dB；20dB：0.2dB30dB：0.15dB驻波比≤1.2∶1功率容量200W阻抗50Ω接头N-K尺寸219.6×62.6×25mm重量0.48kg环境温度-35℃~+75℃相对湿度≤95%RC-5NK/NK/NK-xxF1四、耦合器介绍３dB电桥３dＢ电桥耦合器是定向耦合器的一种。作为功率合成器使用时，两路输入信号接入互为隔离端口，而耦合输出和直通输出端口互易．如作为两路输出，不考虑损耗，则输入信号功率之和平分于两输出口。而当作为单端口输出使用时，另一输出端必须连接匹配功率负载以吸收该端口的输出功率，否则将严重影响到系统传输特性，而这同时，也带来了附加的３dB损耗，这对于系统应用来说，对其有源部分的成本和可靠性都会有影响．五、3dB电桥介绍主要工程应用主要应用于同频段内不同载波间的合路应用。由于电路和加工装配上的离散性，电桥耦合器输入端口的隔离度比较低，不建议应用在不同频段间的合路应用。综上，在异频合路应用时，除了同频段内相临载频（如ＧＳＭ下行频段内的相临载频）等只能采用３dB电桥而不适用双工／多工合路器情况外，建议在使用中优先选用双工／多工合路器，以改善系统的性能指标，增加可靠性．五、3dB电桥介绍电桥五、3dB电桥介绍名称大功率电桥型号RB-NKF0频率范围1710-2200MHz耦合度3dB（nominal）频带波动±0.25dB插损＜0.2dB驻波比＜1.2∶1输入隔离度＞30dB功率容量200W峰值功率1.5kW阻抗50Ω接头N-K体积88×87×20mm重量0.2kg环境温度-55℃~+125℃相对湿度≤95%RB-NKF0五、3dB电桥介绍功分器耦合器特点输出同相位；两路以上输出；等分输出；输出相位差９０度；两路输出；可灵活实现不同的差值输出；应用在工程应用中，当需要对不同区域进行等功率覆盖时，如各区域与分配点等距离，多选用功分器。如不然，则先选用耦合器，再用功分器实现多区域的覆盖．功分器ＶＳ耦合器五、3dB电桥介绍合路器作用：将多路信号合成一路信号输出分类：按实际合路频段进行分类七、合路器介绍合路器ＶＳ电桥ＶＳ功分器合路器为选频合路器，以滤波多工方式工作，可实现两路以上信号合成，能实现高隔离合成，主要用于不同频段的合路，可提供不同系统间最小的干扰。３dＢ电桥为同频合路，只能实现两路信号合成，隔离度较低，可实现两路等幅输出。功分器（合成器）为同频合路，可实现多路合成，隔离度较低，只能提供一路输出。七、合路器介绍合路单元七、合路器介绍CM-CLNN00名称蜂窝、WLAN合路器型号CM-CLNN00频率范围通路1:800～960MHz通路2:1710～2170MHz通路3:2400～2500MHz带内插损≤0.6dB带内波动＜0.4dB带外抑制CELLULAR：60dB@2400~2500MHzWLAN：80dB@1710～2170MHzWLAN：80dB@800～960MHz回波损耗＞18dB最大输入功率200W阻抗50Ω接头N-K型重量1.2Kg环境温度-35~75℃七、合路器介绍衰减器是二端口互易元件衰减器