无线WLAN的天线技术.pdf

在探讨无线WLAN（无线局域网络）的天线技术时，需要了解无线通信中天线的基本作用、类型、工作原理、方向性、增益以及极化等关键知识点。以下将详细解释这些概念。 天线在无线WLAN设备中扮演着转换器的角色，它负责将传输线上传输的导行波转换为自由空间中的电磁波，或者反之。天线的这一特性让它在无线通信中不可或缺，因为它允许无线信号的发射和接收。天线的互易性表明，同一副天线既可以用于信号的发射，也可以用于接收，且在两个模式下的基本性能参数相同。 在无线网络应用中，天线主要有两种类型：室内天线和室外天线。室内天线通常用于室内环境，具有体积小、易于安装的特点，但缺点是增益较低，传输距离有限。而室外天线，如定向的锅状天线和全向的棒状天线，适用于远距离传输。室外天线因其高增益特性，能够有效扩大传输距离，适合在覆盖面积大或者对传输距离有特殊要求的场合使用。 天线的辐射原理取决于导线载有交变电流时的电磁波辐射。导线长度与电磁波波长的关系决定了辐射强度。当导线长度远小于波长时，电磁波辐射很微弱；当导线长度与波长相近时，辐射强度增大。振子天线是最简单的天线类型，它能产生显著的辐射。振子的长度和形状直接影响天线的辐射特性。 天线的方向性描述了天线在空间中辐射电磁波的指向性。方向性由天线的方向图来表征，通过方向图可以分析天线在不同方向上的辐射或接收电磁波的能力。方向图中主瓣代表天线辐射强度最大的方向，而副瓣（或旁瓣）则表示其他方向上的辐射强度。波瓣宽度是指在主瓣最大辐射方向的两侧，辐射强度下降到最大值一半（-3dB点）时的夹角。波瓣宽度越窄，天线的方向性越好，覆盖范围越远，抗干扰能力越强。 天线增益是一个衡量天线效率的重要参数，它描述了天线集中辐射输入功率的能力。增益越高，天线在一定方向上的辐射或接收能力越强，相应的覆盖范围也越大。增益的物理含义可以通过比较输入功率来理解。例如，理想的无方向性点源需要100W才能在特定距离上产生一定大小的信号，而一个增益为13dB的定向天线只需要5W就能达到同样的效果。天线增益通常用dBi或dBd来表示，dBi相对于理想均匀辐射源，而dBd则相对于半波振子。 上旁瓣抑制是无线覆盖天线设计的一个重要方面，它要求天线的垂直方向图主瓣上方的第一旁瓣尽可能小，以避免信号对空中设备的无效辐射，从而集中能量覆盖地面用户。前后瓣的最大值之比称为前后比，前后比越大，意味着天线的接收性能越好。 天线的极化是指电磁波的极化方式，它由电场矢量在空间的指向来决定。如果电场矢量随时间描绘出直线轨迹，则是线极化；如果轨迹为圆形，则称为圆极化；椭圆形轨迹则称为椭圆极化。天线极化的选择对于无线通信系统的性能有着重要影响，因为它决定了接收天线能够有效接收电磁波的能力。 无线WLAN的天线技术涵盖了从基本的天线原理到具体的设计参数，包括天线的互易性、类型、辐射原理、方向性、增益、上旁瓣抑制和极化等多个方面。通过理解这些关键知识点，可以更好地设计和应用无线WLAN系统，以满足各种复杂的无线覆盖需求。