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RFID表征天線性能的主要參數(shù)

作者: 時間:2011-02-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  1 天線的輸入阻抗

  天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。天線與饋線的連接,最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗,這時饋線終端沒有功率反射,饋線上沒有駐波,天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較平緩。天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量,使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗。匹配的優(yōu)劣一般用四個來衡量即反射系數(shù),行波系數(shù),駐波比和回波損耗,四個之間有固定的數(shù)值關(guān)系,使用那一個純出于習(xí)慣。在我們?nèi)粘>S護(hù)中,用的較多的是駐波比和回波損耗。一般移動通信天線的輸入阻抗為50Ω。

  駐波比:它是行波系數(shù)的倒數(shù),其值在1到無窮大之間。駐波比為1,表示完全匹配;駐波比為無窮大表示全反射,完全失配。在移動通信系統(tǒng)中,一般要求駐波比小于1.5,但實(shí)際應(yīng)用中VSWR應(yīng)小于1.2。過大的駐波比會減小基站的覆蓋并造成系統(tǒng)內(nèi)干擾加大,影響基站的服務(wù)性能。

  回波損耗:它是反射系數(shù)絕對值的倒數(shù),以分貝值表示。回波損耗的值在0dB的到無窮大之間,回波損耗越大表示匹配越差,回波損耗越大表示匹配越好。0表示全反射,無窮大表示完全匹配。在移動通信系統(tǒng)中,一般要求回波損耗大于14dB。

  2 天線的極化方式

  所謂天線的極化,就是指天線輻射時形成的電場強(qiáng)度方向。當(dāng)電場強(qiáng)度方向垂直于地面時,此電波就稱為垂直極化波;當(dāng)電場強(qiáng)度方向平行于地面時,此電波就稱為水平極化波。由于電波的特性,決定了水平極化傳播的信號在貼近地面時會在大地表面產(chǎn)生極化電流,極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場信號迅速衰減,而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流,從而避免了能量的大幅衰減,保證了信號的有效傳播。

  因此,在移動通信系統(tǒng)中,一般均采用垂直極化的傳播方式。另外,隨著新技術(shù)的發(fā)展,最近又出現(xiàn)了一種雙極化天線。就其設(shè)計思路而言,一般分為垂直與水平極化和±45°極化兩種方式,性能上一般后者優(yōu)于前者,因此目前大部分采用的是±45°極化方式。雙極化天線組合了+45°和-45°兩副極化方向相互正交的天線,并同時工作在收發(fā)雙工模式下,大大節(jié)省了每個小區(qū)的天線數(shù)量;同時由于±45°為正交極化,有效保證了分集接收的良好效果。(其極化分集增益約為5dB,比單極化天線提高約2dB。)

  3 天線的增益

  天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力,它是選擇基站天線最重要的之一。

  一般來說,增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度,而在水平面上保持全向的輻射性能。天線增益對移動通信系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量極為重要,因?yàn)樗鼪Q定蜂窩邊緣的信號電平。增加增益就可以在一確定方向上增大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍,或者在確定范圍內(nèi)增大增益余量。任何蜂窩系統(tǒng)都是一個雙向過程,增加天線的增益能同時減少雙向系統(tǒng)增益預(yù)算余量。另外,增益的參數(shù)有dBd和dBi。DBi是相對于點(diǎn)源天線的增益,在各方向的輻射是均勻的;dBd相對于對稱陣子天線的增益dBi=dBd+2.15。相同的條件下,增益越高,電波傳播的距離越遠(yuǎn)。一般地,GSM定向基站的天線增益為18dBi,全向的為11dBi。

  4 天線的波瓣寬度

  波瓣寬度是定向天線常用的一個很重要的參數(shù),它是指天線的輻射圖中低于峰值3dB處所成夾角的寬度(天線的輻射圖是度量天線各個方向收發(fā)信號能力的一個指標(biāo),通常以圖形方式表示為功率強(qiáng)度與夾角的關(guān)系)。

  天線垂直的波瓣寬度一般與該天線所對應(yīng)方向上的覆蓋半徑有關(guān)。因此,在一定范圍內(nèi)通過對天線垂直度(俯仰角)的調(diào)節(jié),可以達(dá)到改善小區(qū)覆蓋質(zhì)量的目的,這也是我們在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中經(jīng)常采用的一種手段。主要涉及兩個方面水平波瓣寬度和垂直平面波瓣寬度。水平平面的半功率角(H-Plane Half Power beamwidth)45°,60°,90°等)定義了天線水平平面的波束寬度。角度越大,在扇區(qū)交界處的覆蓋越好,但當(dāng)提高天線傾角時,也越容易發(fā)生波束畸變,形成越區(qū)覆蓋。角度越小,在扇區(qū)交界處覆蓋越差。提高天線傾角可以在移動程度上改善扇區(qū)交界處的覆蓋,而且相對而言,不容易產(chǎn)生對其他小區(qū)的越區(qū)覆蓋。在市中心基站由于站距小,天線傾角大,應(yīng)當(dāng)采用水平平面的半功率角小的天線,郊區(qū)選用水平平面的半功率角大的天線;垂直平面的半功率角(V-Plane Half Power beamwidth):(48°, 33°,15°,8°)定義了天線垂直平面的波束寬度。垂直平面的半功率角越小,偏離主波束方向時信號衰減越快,在越容易通過調(diào)整天線傾角準(zhǔn)確控制覆蓋范圍。

  5 前后比(Front-Back Ratio)

  表明了天線對后瓣抑制的好壞。選用前后比低的天線,天線的后瓣有可能產(chǎn)生越區(qū)覆蓋,導(dǎo)致切換關(guān)系混亂,產(chǎn)生掉話。一般在25-30dB之間,應(yīng)優(yōu)先選用前后比為30的天線。



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