內容極​​為豐富實用︱常用天線與被動元件概述

1. 天線原理

1.1 天線的定義：一種能夠有效地向空間中的特定方向輻射電磁波，或能夠有效地從空間中的特定方向接收電磁波的裝置。

1.2 天線功能：能量轉換－導波和自由空間波的轉換；定向輻射（接收）－具有一定的方向性。

1.3 天線輻射原理

1.4 天線參數

輻射參數
Ø半功率波束寬度，前後比；
偏振法，交叉偏振鑑別率；
方向性係數、天線增益；
主瓣、旁瓣、旁瓣抑制、零點填充、波束下傾…

微電路參數
電壓駐波比 VSWR、反射係數 Γ、回波損耗 RL；
輸入阻抗 Zin，傳輸損耗 TL；
ØIsolation Iso;
ØPassive third-order intermodulation PIM3…u天線旁瓣

水平光束寬度

u 前後比：指定定向天線的前向輻射功率與後向±30°輻射功率比

增益u、天線尺寸和波束寬度之間的關係將天線“壓扁”，訊號越集中，增益越高，天線尺寸越大，波束寬度越窄；

天線增益的幾個關鍵點：
天線是被動元件，不能產生能量。
天線增益是指有效地集中能量，向特定方向輻射或接收電磁波的能力。

Ø天線的增益是由振盪器的疊加產生的。
增益越高，天線長度越長。

增益增加 3dB，音量翻倍。
Ø天線增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。

1.5 輻射參數
極化：指電場向量在空間中的軌跡或變化狀態。

1.6 電路參數uReturn 損失

在這個例子中，回波損耗為 10log(10/0.5) = 13dB  駐波比 (VSWR) 是衡量這種現象的另一種方法。

 

   u隔離度：它是極化訊號被另一個極化訊號接收到的比例。  

u 無源互調（PIM）：當兩個頻率 f1 和 f2 輸入到天線時，由於非線性效應，天線輻射的訊號除了頻率 f1 和 f2 之外，還包括其他頻率，例如 2f1-f2 和 2f2-f1（3 階）。

2. 天線產品

2.1 天線命名方法

天線類別：
ODP（室外定向板天線）、OOA（室外全向天線）、LCD（室內吸頂天線）、OCS（室外雙向天線）、OCA（室外集群天線）、OYI（室外八木天線）、ORA（室外碟形天線）、IWH（室內壁掛式天線）等。

半功率角：032,065,090,105,360（基地台天線）020、030、040、050、060、075、090、120、160、360（中繼天線）

極化法：R（雙極化），V（單極化）

增益：根據實際指標，目前最高值為21dbi。

連接器類型：D (Din head), N (N-type head), S (SMA head), T (TNC head), etc.

頻帶：規格代號：羅馬字母表示產品代數。後面的字母和數字表示ESC的下彎角度、形狀、ESC及其他資訊。 F形形狀；V形ESC；RV遙控ESC

2.2 基地台天線

全向天線

雙頻天線

三頻天線

2.3 分散式系統天線

煙霧偵測器類型天花板天線

燈型吸頂天線

壁掛式天線

八木天線

角反射器天線

拋物面天線

 

   使用者天線  

3. 被動元件概述3.1 微波被動元件概述
Ø被動元件分為線性元件和非線性元件。
線性被動元件分為互易型和非互易型。
線性互易分量僅對微波訊號進行線性變換，而不改變其頻率特性，並滿足互易原理。
通常我們所說的被動元件指的是線性互易元件。

3.2 線性倒易分量樹狀圖

3.3 電源分配器
ØA 功率分配器是一種將一個輸出訊號的能量分成兩個或多個輸出的裝置。
本質上是一個阻抗變換器。
Ø是否可以反過來使用功率分配器來代替合路器？
Ø當用作合成器時，它不僅需要高隔離度和低駐波比，而且還專注於承受高功率的要求。

• 考慮到常用腔體功率分配器的輸出端口不匹配且存在較大的駐波；微帶功率分配器反向可承受低功率，因此我們不建議反向使用功率分配器來代替合路器。
  

3.4 功率分配器的分類

3.5 功率分配器分類比較

3.6 腔體功率分配器的特性
腔體功率分配器採用優質合金作為導體，填充介質為空氣；
Ø 它可以承受相對較大的功率，高達 200W；而介質損耗和導體損耗基本上可以忽略不計，插入損耗也很小，可以小於 0.1dB。
Ø然而，由於沒有隔離電阻，輸出端口隔離度很小，因此腔體功率分配器不能用作功率合成器。

3.7 功率分配器測試指示器的示意圖
如圖所示，駐波比可在連接埠 1 處測量；插入損耗可在連接埠 2 和 3 處測量。然而，由於腔體功率分配器本身的裝置特性，輸出埠的駐波和輸出埠的隔離度並未作為宣告值提出。

4. 耦合器簡介4.1耦合器
ØA 耦合器是一種將輸入訊號能量的一部分透過電場和磁場耦合分配到耦合端輸出，並將剩餘部分分配到輸出端輸出以完成功率分配的元件。
Ø 耦合器的功率分配不均。
也稱為功率取樣器。

4.2 四埠網路耦合器原理圖

4.3 耦合器分類

4.4 定向耦合器
定向耦合器通常用於對特定方向的微波訊號進行取樣。其主要目的是分離和隔離訊號，或反過來混合不同的訊號。當沒有內部負載時，定向耦合器通常是一個四埠網路。
定向耦合器通常有兩種實作方式：

4.5 腔體耦合器

功能：功率高，損耗低。

原因：
1. 腔體內的填充介質是空氣。在傳輸過程中，空氣介質造成的介質損耗要低得多。2. 耦合線條一般由導電性良好的導體（如鍍銀銅表面）製成，導體損耗基本上可忽略不計。3. 腔體尺寸大，散熱快，能承受高功率。

4.6 耦合器指數試驗示意圖

如圖所示，當方向性 = 隔離度 - 耦合度時，資料無法直接讀取。

5. 3dB橋簡介

5.13dB橋接
3dB橋式耦合器是一種定向耦合器。當用作功率合成器時，兩個輸入訊號連接到相互隔離的端口，耦合輸出端口和直通輸出端口互為互逆。如果用作兩個輸出端口，則無論損耗如何，輸入訊號功率總和都會被分配到兩個輸出端口。當用作單一連接埠輸出時，另一個輸出連接埠必須連接到匹配的功率負載以吸收該連接埠的輸出功率。否則，系統傳輸特性將受到嚴重影響，同時也帶來額外的3dB損耗，這將影響系統應用中主動部分的成本和可靠性。

5.2 主要工程應用
主要用於同一頻段內不同載波之間的應用融合。
由於電路和處理組件的離散特性，橋式耦合器的輸入埠隔離度相對較低，不建議用於不同頻段之間的組合應用。

綜上所述，在應用多頻合併時，除了同一頻段內的相鄰載波頻率（例如GSM下行頻段內的相鄰載波頻率）只能使用3dB橋接器而不適合使用雙工/多工合併器外，建議優先使用雙工/多工合併器，以提高系統性能指標和可靠性。

5.3 功率分配器與耦合器

6. 組合器簡介6.1 組合器

ØFunction:
將多個訊號合併成一個訊號輸出

ØCategory:
按實際組合頻段分類

6.2 合路器、橋接器和功率分配器

7. 衰減器簡介7.1 衰減器

衰減器是一個雙埠互易元件
最常用的衰減器是吸收式衰減器。
Ø同軸衰減器通常用於工程領域，由“π”型或“T”型衰減網路組成。
同軸衰減器通常有兩種類型：固定衰減和可變衰減。
衰減器主要用於檢測系統中，用於控制訊號傳輸能量並消耗多餘的能量，從而擴展訊號測量的動態範圍，例如功率計、頻譜分析儀、放大器、接收器等。

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