前后比

工程技术

定向天线的前后比是指主瓣的最大辐射方向（规定为0°）的功率通量密度与相反方向附近（规定为180°±20°范围内）的最大功率通量密度之比值。它表明了天线对后瓣抑制的好坏。前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。

天线

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。

方向图是方向性函数的图形表示，它可以形象描绘天线辐射特性随着空间方向坐标的变化关系。辐射特性有辐射强度、场强、相位和极化。通常讨论在远场半径为常数的大球面上，天线辐射（或接收）的功率或者场强随位置方向坐标的变化规律，并分别称为功率方向图和场方向图。天线方向图是在远场区确定的，所以又叫远场方向图。

前后比简介

前后比表明了天线对后瓣抑制的好坏。选用前后比低的天线，天线的后瓣有可能产生越区覆盖，导致切换关系混乱，产生掉话。一般在25~30dB之间，应优先选用前后比为30的天线。

方向图，前后瓣最大值之比称为前后比，记为 F / B 。前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。前后比的计算公式为：

为前向功率密度、为后向功率密度。对天线的前后比F / B 有要求时，其典型值为（18~30）dB，特殊情况下则要求达（35~40）dB 。

EBG结构散射特性对天线前后比的影响

1987年，美国Bell实验室的E.Yablonovitch和Princeton大学的S.John在研究如何抑制自发辐射和无序电介质材料中的光子局域时，各自独立提出了光子晶体晶体（Photonic Crystal）这一新概念，引起了世界各国科研机构的关注，早期的研究主要集中在光子晶体禁带的理论计算方面，接着逐渐转移到试验和应用技术上的研究。但是由于光学波段的尺寸很小，加工工艺要求高，人工制作光子晶体存在一定的困难。在这样的大背景下，由于微波频段比光学波段频率低，加工上的困难大大降低，因此光子晶体在微波频段上的研究成为一个重要的方向并快速开展起来，用以形容这类微波光子晶体的专门术语EBG（ElectromagneticBandgap，电磁带隙）结构也同时被提出。随着1999年D.Sievenpiper提出了基于普通印制板微带基片的mushroom EBG结构，这类EBG结构很快受到重视，且有关其理论、应用方面的研究也日趋成熟。

在之前的研究中，大多没有考虑到EBG结构的散射对原来天线的方向图造成的影响。鉴于此，陈壁坚等分析了EBG结构表面波带隙和传输特性曲线阻带两个频带有可能不一致的原因，指出EBG结构对不同频率表面波的散射能力不同，若散射能力较强的频段落在表面波带隙内，则会导致表面波带隙和传输特性曲线阻带不一致，而且会使得置于其上的贴片天线辐射性能出现恶化。同时，还给出了一种移除EBG结构散射较强频段且保持表面波带隙范围不变的指导方法，并利用微带贴片模型进行验证，在整个表面波带隙范围内都能够改善微带贴片天线的前后比，使得表面波带隙、传输特性曲线阻带以及贴片天线前后比改善频段三者相一致。

提高天线前后比

作为微波传输链路中接收、发射信号的天线，其空间辐射（接收）功率在空间的分布状态——方向图是非常重要的指标。欧洲无线电标准协会（ETSI）对工作于不同频段的微波天线方向图制定了严格的分级标准，其实质是对天线副瓣及后瓣的最高电平作了限制，级别越高，限制电平越低。为了满足更高等级要求，天线设计中一般采用的方法有：①加高反射面围边；②在围边内表面粘贴微波吸收材料；③将围边边缘做成不规则形状等。当以上方法都采用后，还需要继续提高前后比指标，使其满足更高等级要求的解决方案一直是微波天线设计追求的目标。

为了解决现有技术不足，提出一种完全不同于常用的屏蔽环结构，使天线前后比指标能够更进一步提高了3~5dB。

由于2级以上的微波天线都必须是全封闭结构，也就是说要有天线罩将天线口封闭，一般天线罩材料选用条件是:满足结构、环境和电磁性能等的介质材料，如氧化铅，耐高温陶瓷，玻璃钢，防紫外ABS, SMC等复合介质材料。不论何种介质材料对透过它的电磁波会产生影响，“引导”部分能量在其中传输，天线罩的边缘部分必然会产生与天线最大辐射方向相反的辐射能量，使得天线后向电平升高，前后比变差。尽管这部分能量极其微弱，但对高等级要求来讲不容忽视，本实用新型正是采用了屏蔽方式阻止这部分能量向后传输;其特征在于，该屏蔽环与天线金属反射面连接，由一种与反射面相同的金属材料构成，其截面呈L形，该L形屏蔽环外表面设置有涂层。

该L形屏蔽环与金属反射面采用焊接、铆接、螺栓等方式连接，其材料厚度在满足机械强度要求下尽量小。

作为方案的进一步说明，L形屏蔽环的截面高度h是天线工作中心波长的四分之一的整数倍；L形屏蔽环还可以与反射面同时成型为一体;L形屏蔽环需要将天线罩端面及外侧面包裹。

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