天线波瓣

天线波瓣，是指在天线方向图中，若干最大辐射区域的统称，其中一个主要的最大辐射区域称“主瓣”，若干个次要的最大辐射区域称“瓣”或“副瓣”。离主瓣最近的旁瓣称“第一旁瓣”。与主瓣的最大辐射方向完全相反的旁瓣称“后瓣”。1

简介天线的方向图是由一个或多个波瓣构成，天线附属最强方向所在的波瓣称为主瓣，主瓣的宽度是衡量主瓣尖锐程度的物理量。主瓣宽度分半功率波瓣宽度和零功率波瓣宽度。半功率波瓣宽度越窄，说明天线的能量越集中，定性越好。主瓣以外的瓣，称为旁瓣或副瓣。

主瓣特性主瓣是某个方向上的最大辐射波束。主瓣特性包括了主瓣峰值与带宽、3d B主瓣带宽和 10d B 主瓣带宽。

1）主瓣峰值为主瓣最高点对应的电平值，大小表明了三维空间方向图的峰值。带宽就是横坐标角度的差值的绝对值大小。

2）3d B主瓣带宽，也叫做半功率波束宽度，定义为主瓣峰值下降到一半（归一化后表示为下降 3d B）时纵坐标左右两点角度的差值绝对值。10d B 主瓣带宽定义以此类推。主瓣带宽可以表示能量的集中程度，通常可以使用 3d B 主瓣带宽表示。10d B 主瓣带宽的计算主要是为了得到天线增益。

旁瓣特性旁瓣是除了主瓣外其他波瓣的统称。旁瓣特性包括第一旁瓣，左右旁瓣差值与包络曲线特性。

（1）第一旁瓣是旁瓣最大峰值E与主瓣峰值Emax的比值，归一化后可以表示二者的差值。

（2）左右旁瓣差值。归一化后是左右第一旁瓣峰值的差值。测试时可以取绝对值。

（3）包络曲线特性，是天线方向图旁瓣特性的重要指标。每颗卫星使用频率之间有一定的频率间隔，卫星的相对位置也要有一定的间隔。随着发射卫星数量的剧增，卫星天线发送利用的频率范围也会更加紧凑。卫星天线发送信号时，如果其波束旁瓣过宽会对其他卫星接收时造成干扰；同理，如果其他卫星发送的信号波束旁瓣过宽也会对这颗卫星的接收引起干扰。2

天线的波瓣宽度天线波瓣宽度是定向天线常用的一个很重要的参数，它是指天线的辐射图中低于峰值3dB处所成夹角的宽度（天线的辐射图是度量天线各个方向收发信号能力的一个指标，通常以图形方式表示为功率强度与夹角的关系）。

天线垂直的波瓣宽度一般与该天线所对应方向上的覆盖半径有关。因此，在一定范围内通过对天线垂直度（俯仰角）的调节，可以达到改善小区覆盖质量的目的，这也是我们在网络优化中经常采用的一种手段。主要涉及两个方面

水平波瓣宽度和垂直平面波瓣宽度。水平平面的半功率角（H－Plane Half Power beamwidth:(45，60，90等)定义了天线水平平面的波束宽度。角度越大，在扇区交界处的覆盖越好，但当提高天线倾角时，也越容易发生波束畸变，形成越区覆盖。角度越小，在扇区交界处覆盖越差。提高天线倾角可以在移动程度上改善扇区交界处的覆盖，而且相对而言，不容易产生对其他小区的越区覆盖。在市中心基站由于站距小，天线倾角大，应当采用水平平面的半功率角小的天线，郊区选用水平平面的半功率角大的天线；垂直平面的半功率角（V－Plane Half Power beam width）：定义了天线垂直平面的波束宽度。垂直平面的半功率角越小，偏离主波束方向时信号衰减。

天线方向性天线是指能将射频电流转换为向空间辐射的电磁波或把空间传播的电磁波转化为射频电流的装置。天线由金属体和其他介质材料构成一定的几何形状，架设在一定的高度空间，连接导线而成。天线分发射天线和接收天线两种，其类型由用途、外型、波段、方向性、激励方式等方面的不同而决定。衡量天线的性能指标主要有输入阻抗、频带宽度、辐射电阻、方向系数、方向性、增含等。

天线方向性是表示天线在指定方向接收外来辐射的电磁波能量的能力，而天线方向图则是天线随某个方向转动，其辐射特性的图形化表示。根据不同的测量量可分为多种方向图，包括测量天线面场强的场强方向图、测量功率的功率方向图、测量极化的极化方向图和测量相位的相位方向图。方向图形状是以方位、俯仰角度为 X、Y轴，天线接收到的功率为Z轴的三维空间图形。三维空间的方向图虽然很形象，需要采集空间大量的点，非常耗时并且绘制困难。因此在实际测试当中，为了简化了图形绘制，通常采用极坐标方向图和垂直坐标方向图。从天线方向图就可以得到该方向的主瓣特性、旁瓣特性、极化特性和天线增益。

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徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学