无线移动通信中的天线

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1、无线移动通信天线内容引言移动通信对手机天线的要求外置式手机天线内置式手机天线未来手机天线发展趋势引言移动通信终端蓝牙设备(Bluetooth)－PC－PDA移动电话无线LAN卡无绳电话RFID卡基本特点天线位于人体附近安装在设备内使用位置不固定便携式无线通信设备对天线要求体积小、重量轻、主面的辐射方向图应是准全向的；带宽要尽可能宽、人体（手）对天线的影响要尽可能小、人体对天线的电磁能量的比吸收率(SAR)应尽可能小；希望能将天线集成到便携通信设备的印制电路板或塑料外壳上。移动通信对手机天线的要求GSM频带分配表手机天线设计需要考虑天线作为一个系统，而不

2、是孤立的发射/接受终端;要根据电波传播条件设计天线，要有一定程度的极化或方向图控制能力;天线要适应环境条件，方向图与区域要求一致，并且允许天线附近有障碍物存在设计天线时要考虑人手和身体的影响具有可靠的性能，使用方便;克服人体对电波吸收和散射引起接收特性的改变;多信道传播以辐射指向性造成增益下降；天线要与RF模块连接，要解决阻抗匹配。手机天线主要技术指标天线是把电路中储藏的电能有效转换为电磁波发射出去或者进行相反过程的无线器件频段阻抗驻波比增益比吸收率辐射方向图（Radiationpattern）描述天线在远区辐射场空间分布特性所有的天线都有三维方向图，

3、测试困难实际中使用两维方向图是三维方向图的切面用E面与H面表示辐射方向图是互易的方向性（D）描述了天线在特定方向聚集电磁波的能力在空间一点天线的功率密度与平均辐射功率密度之比分为定向天线(DirectionalAntenna)与全向天线(Omni-directionalAntenna)与各向同性天线比较自由空间传播损耗增益(G)更加全面描述天线聚集电磁波的能力在空间一点天线的功率密度与平均输入功率密度之比G=D*增益通常指最大方向的增益SAR手持式收发信机在使用时，非常靠近人的头部，其产生的电磁辐射对人体健康的影响日益受到重视。目前并没有令人信服的证据

4、证明各种收发信机，尤其是移动电话的电磁辐射会对人体健康造成影响，但是从人体安全的角度出发，世界各个国家和地区都基于现有的研究成果纷纷制定电磁辐射指令和标准。在外电磁场的作用下，人体内将产生感应电磁场。由于人体各种器官均为有耗介质，因此体内电磁场将会产生电流，导致吸收和耗散电磁能量。生物剂量学中常用SAR来表征这一物理过程SAR的意义为单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁功率，单位为W/kg国际非电离辐射防护委员会已于1998年发布了《0-300GHz电磁场安全限值导则》，并已被世界上大多数国家采纳为电磁辐射安全标准国际电信联盟于2000年发布的ITU-

5、TK.52建议（ITU标准）是基于ICNIRP导则的，并建议各国采用该导则的安全限值世界卫生组织（WHO）也支持采用ICNIRP导则规定的安全限值，并积极着手电磁辐射标准的协调工作，希望全球采用统一的标准和测量方法对于移动电话的近场电磁辐射，国际上普遍采用SAR作为量度。辐射限值通常定义为任意6分钟时间段的平均SAR或功率密度。最基本的电磁辐射限值是，适用于受控环境的、任意6分钟全身平均SAR限值为0.4W/kg（IEEE1982、IEEE1992、CENELEC1995、ICNIRP1998）。在非受控环境下全身平均的SAR应小于0.08W/kg手机

6、天线结构与形式外置式：¼波长鞭状、¼波长伸缩式、螺旋内藏式：PIFA,微带贴片、介质、背腔式、铁氧体式外置手机天线各种外置手机天线各种外置手机天线半波振子理论与实践证明：无限细的半波振子上的电流分布与无耗开路传输线的电流分布相同：远区电场E只有分量：场强的大小：其中方向性函数为：当时：归一化场强函数为：归一化功率函数为：半波振子的方向性是2.15dBidBi是相当于各向同性天线的分贝数对称振子长度L不同时天线的方向图与方向性系数四分之一波长单极天线（鞭状天线）单极天线是振子臂垂直与地面架设的天线地为理想导体，地的影响用镜像来代替辐射场是等效振子在上班

7、空间的辐射场当单极底馈天线的激励电压是等效双极振子天线的一半时，存在与上半空间的辐射场相同单极天线与等效的双极天线有如下关系：方向性函数和方向图相同(上半)单极天线的输入阻抗是双极天线的一半单极天线的方向性系数是双极天线的两倍，即方向性大3dB实际受限制实际应用中，地面大小是有限的，最大辐射方向有地面稍微上翘螺旋天线螺旋天线是由金属导线或金属管绕制成螺旋形，并正确馈电而成，螺旋天线通常由同轴线馈电，同轴线内导体与螺旋线的一端相接，外导体与地板相接。螺旋天线的参数：时发生法向模，天线与波长相比很小，可以认为其幅度和相位均匀，远场方向图与远场无关，可以通过

8、一圈的研究得出远场方向图。四分之一波长鞭状天线和法向模螺旋天线都可用作手机天线，电磁波沿螺旋线