10、车路协同部署中天线理论的基本原理

车路协同部署中天线理论的基本原理

1. 引言

在车路协同（V2I）部署中，天线发挥着关键作用，它能将无线电硬件的电磁能量有效分配到终端设备。以红灯违规警告（RLVW）这一安全应用为例，车辆需通过天线接收来自路边单元（RSU）的信号相位和定时（SPaT）等信息，以避免交通冲突。因此，保持源（RSU）与目标（车辆）之间可靠的无线连接至关重要。

不过，在V2I部署中，一些看似合理的决策可能会对系统产生负面影响：
| 场景 | 描述 |
| — | — |
| 1 | 项目经理聘请知名电气公司设计或安装V2I通信系统。 |
| 2 | 采购人员接受一套替换天线的最低报价。 |
| 3 | 交通工程师将V2I天线安装在路边单元内以防被破坏，并将天线旋转90度以适应设备柜。 |
| 4 | 设计工程师要求白色天线外壳及相关安装硬件涂上非光泽绿色油漆以满足规划委员会要求。 |

了解天线理论的基本原理，有助于相关人员对V2I部署有更现实的预期，避免因设计、采购和安装不当导致的问题。

2. 天线方向图

天线方向图是电磁能量离开天线的图形表示，可帮助我们估计能量的分布情况。制造商通常绘制二维方向图，而学术界则开发了三维绘图方法。常见的二维方向图包括方位面方向图（代表水平面）和俯仰面方向图（代表垂直面）。

2.1 天线方向图的重要特性

2.1.1 波瓣

天线方向图可分为主瓣、旁瓣和后瓣。主瓣辐射方向通常具有最大辐射强度，旁瓣辐射方向的信号强度较弱，而后瓣则与主瓣方向相反。例如，在假设天线指向90度方向时，主瓣可能在0度方向辐射，而后