天线的基本知识
1.5 天线的输入阻抗Z
in
定义：
天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。输入
阻抗具有电阻分量< br>R
in
和电抗分量
X
in
，即
Z
in
=R
in
+jX
in
。电抗分量的存在会
减少天线从馈线对信号功 率的提取，因此，必须使电抗分量尽可能为零，也就是
应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。事实上，即 使是设计、调试得很好的天
线，其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。
输入阻抗与天线的 结构、尺寸以及工作波长有关，半波对称振子是最重要的
基本天线，其输入阻抗为
Z
i n
= 73.1＋ｊ42.5 (欧) 。当把其长度缩短（３～５）％
时，就可以消除其中的 电抗分量，使天线的输入阻抗为纯电阻，此时的输入阻抗
为
Z
in
= 73.1 (欧) ,（标称75 欧）。注意，严格的说，纯电阻性的天线输入阻抗只
是对点频而言的 。
顺便指出，半波折合振子的输入阻抗为半波对称振子的四倍，即
Z
in
= 280 (欧) ,（标称300欧）。
有趣的是，对于任一天线，人们总可通过天线阻抗调试，在要求 的工作频率
范围内，使输入阻抗的虚部很小且实部相当接近50 欧，从而使得天线的输入阻抗
为
Z
in
=R
in
=
50 欧------ 这是天线能与馈线处于良好的阻抗匹配所必须的。

天线的基本知识
1.6 天线的工作频率范围（频带宽度）
无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围（频带宽度 ）内工
作的，天线的频带宽度有两种不同的定义------
一种是指：在驻波比SWR ≤1.5 条件下，天线的工作频带宽度；
一种是指：天线增益下降3 分贝范围内的频带宽度。
在移动通信系统中，通常是按前一种定义的，具体的说，天线的频带宽度就是
天线的驻波比SWR 不超过1.5 时，天线的工作频率范围。
一般说来，在工作频带宽度内的各个频率点上, 天线性能是 有差异的，但这种差
异造成的性能下降是可以接受的。

天线的基本知识
1.7.1 b 板状天线高增益的形成
A. 采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵
单个半波振子垂直面方向图
增益为G = 2.15 dB
两个半波振子垂直面方向图
增益为G = 5.15 dB
四个半波振子垂直面方向图
增益为G = 8.15 dB
单个半波振子两个半波 振子
四个半波振子

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B. 在直线阵的一侧加一块反射 板（以带反射板的二半波振子垂直阵为例）
两个半波振子
（带反射板）
垂直面方向图< br>两个半波振子
（带反射板）
水平面方向图
增益为G = 11~ 14 dB< br>两个半波振子（带反射
板）
在垂直面上的配置
反
射
板
长
度
为
L
两
个
半
波
振
子
反
射
板
宽
度
为
W
两个半波振子（带反射
板 ）在水平面上的配置
两
个
半
波
振
子

天线的基本知识
1.7.2 高增益栅状抛物面天线
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 = 20 dB .
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。

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2.1 超短波和微波的传播视距
2.2 极限直视距离
超短波特别是微波，频率很高，波长很短，它的地表面波衰减很快，因此不能
依靠地表面波作较远距离的传播。超短波特别是微波，主要是由空间波来传播的。
简单地说，空间波是在 空间范围内沿直线方向传播的波。显然，由于地球的曲率使
空间波传播存在一个极限直视距离R
max
。在最远直视距离之内的区域，习惯上称为
照明区；极限直视距离R
max以外的区域，则称为阴影区。不言而语，利用超短波、
微波进行通信时，接收点应落在发射天线极限 直视距离R
max
内。
受地球曲率半径的影响，极限直视距离R
max
和发射天线与接收天线的高度H
T
与H
R
间的关系
为：
R
max
＝3.57{ √H
T
(m)+√H
R
(m)} (km)
考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为
R
max
＝ 4.12 { √H
T
(m)+√H
R
(m)} (km)
由于电磁波的频率远低于光波的频率，电波传播的有效直视距离R
e
约为极限直视
距离R
max
的70% ，即R
e
= 0.7 R
max
.
例如，H
T
与H
R
分别为49 m 和1.7 m，则有效直视距离为R
e
= 24 km .
T
R
T
R
R
R
发射天线高H
T
接收天线高 H
R

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2.3 电波在平面地上的传播特征
由发射天线直接射到接收点的电波称为直射波；发射天线发出的指向地面的电
波，被地面反射而到达接 收点的电波称为反射波。显然，接收点的信号应该是直射
波和反射波的合成。电波的合成不会象1 + 1 = 2那样简单地代数相加，合成结果
会随着直射波和反射波间的波程差的不同而不同。波程差为半 个波长的奇数倍时，
直射波和反射波信号相加，合成为最大；波程差为一个波长的倍数时，直射波和反< br>射波信号相减，合成为最小。可见，地面反射的存在，使得信号强度的空间分布变
得相当复杂。< br>实际测量指出：在一定的距离R
i
之内，信号强度随距离或天线高度的增加都会
作起伏变化；在一定的距离R
i
之外，随距离的增加或天线高度的减少，信号强度
将。 单调下降。理论计算给出了这个R
i
和天线高度H
T
与H
R
的关系式：
R
i
= （4 H
T
H
R
） λ，λ是波长。
不言而喻，R
i
必须小于极限直视距离R
max 。

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2.5 电波的绕射传播
在传播途径中遇到大障 碍物时，电波会绕过障碍物向前传播，这种现象叫做电
波的绕射。超短波、微波的频率较高，波长短，绕 射能力弱，在高大建筑物后面信
号强度小，形成所谓的“阴影区”。信号质量受到影响的程度，不仅和建 筑物的高度
有关，和接收天线与建筑物之间的距离有关，还和频率有关。例如有一个建筑物，
其 高度为10 米，在建筑物后面距离200 米处，接收的信号质量几乎不受影响，但在
100 米处， 接收信号场强比无建筑物时明显减弱。注意，诚如上面所说过的那样，
减弱程度还与信号频率有关，对于 216 ～223 兆赫的射频信号，接收信号场强比无
建筑物时低16 dB，对于670 兆赫的射频信号，接收信号场强比无建筑物时低20dB .
如果建筑物高度增加到50 米时，则在距建筑物1000 米以内，接收信号的场强都将
受到影响而减弱。也就是说，频率越高、建 筑物越高、接收天线与建筑物越近，信
号强度与通信质量受影响程度越大；相反，频率越低，建筑物越矮 、接收天线与建
筑物越远，影响越小。
因此，选择基站场地以及架设天线时，一定要考虑到绕射 传播可能产生的各种
不利影响，注意到对绕射传播起影响的各种因素。

天线的基 本知识
3.3 馈线的衰减系数
信号在馈线里传输，除有导体的电阻性损耗外，还有绝缘材 料的介质损耗。这两种损耗随
馈线长度的增加和工作频率的提高而增加。因此，应合理布局尽量缩短馈线 长度。
单位长度产生的损耗的大小用衰减系数β表示，其单位为dB m（分贝／米），电缆技
术说明书上的单位大都用dB 100 m（分贝／百米）.
设输入到馈线的功率为Ｐ
1
，从长度为L（m ）的馈线输出的功率为Ｐ
2
，传输损耗T
L
可
表示为：
T
L
＝10 ×Lg( Ｐ
1
Ｐ
2
) ( dB )
衰减系数为
β＝T
L
L ( dB m )
例如，NOKIA 7 8英寸低耗电缆，900MHz 时衰减系数为β＝4.1 dB 100 m，也可
写成β＝3 dB 73 m，也就是说，频率为900MHz 的信号功率，每经过73 m 长的这种电
缆时，功率要少一半。
而普通的非低耗电缆，例如， SYV-9-50-1，900MHz 时衰减系数为β＝20.1 dB 100
m，也可写成β＝3 dB 15 m，也就是说，频率为900MHz 的信号功率，每经过15 m 长的
这种电缆时，功率就要少一半！

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3.4 匹配概念
什么叫匹配？简单地说，馈线终端所接负载阻抗Ｚ
L
等于馈线特性阻抗Ｚ
0
时，称
为馈线终端是匹配连接的。匹配时，馈线上只 存在传向终端负载的入射波，而没有由
终端负载产生的反射波，因此，当天线作为终端负载时，匹配能保 证天线取得全部信
号功率。如下图所示，当天线阻抗为50 欧时，与50 欧的电缆是匹配的，而当天线阻
抗为80 欧时，与50 欧的电缆是不匹配的。
如果天线 振子直径较粗，天线输入阻抗随频率的变化较小，容易和馈线保持匹
配，这时天线的工作频率范围就较宽 。反之，则较窄。
在实际工作中，天线的输入阻抗还会受到周围物体的影响。为了使馈线与天线良
好匹配，在架设天线时还需要通过测量，适当地调整天线的局部结构，或加装匹配装
置。
天线
电缆50 ohms
50 ohms
80 ohms