天线设计基础.ppt

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1、天线设计基础概述什么是天线？能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效的接受空间某特定方向来的电磁波的装置。天线作用天线是一种无源器件，不能放大信号，将传输线中的高频电磁能转为自由空间的电磁波，或反之将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电磁能。常见天线天线天线功能能量转化进得去，出的来无线电设备电缆内高频电流……天线分类天线的分类按波长：中波、短波、超短波、微波天线等按状态：发射天线、接收天线、收发共用天线等按极化方式：线极化、圆极化、椭圆极化天线等按用途：通信、广播电视、雷达、导航天线等……频谱的划分λ=c/fc为光速用途分类…….技术参数天线工作频率范围输入阻抗驻波比

2、回波损耗增益方向性效率极化前后比波瓣宽度频带宽度……输入阻抗阻抗调试的方式：通过网络分析仪，进行直观的观察终端天线的VSWR/ReturnLoss/smith技术参数匹配電路(FeedPoint饋入點)AC10W2W8W8WZL:天线输入阻抗Z0:线路特性阻抗入射电压完全反射时,Γ=1,VSWR无限大；反之,如完全无反射时,Γ=0,VSWR理想值为1ReturnLoss与VSWR的关系VSWR=(1+(10^RL/20))/((10^RL/20)-1)增益定义为：在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强

3、Emax

4、2的平方）和理想无方

5、向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强

6、E0

7、2的平方）之比，记为G。技术参数式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想无方向性天线的输入功率。理想无方向性天线本身的增益系数为1。Gi：dBi的参考基准为全方向天线Gd：dBd的参考基准为偶极子一般认为，表示同一增益，Gd=Gi–2.15(dB)RadiatedbyDipoleAnt.RadiatedbyIsotropicAnt.RadiatedbyotherAnt.方向系数(Directivity)定义在同一距离及相同辐射功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax（或场强

8、Emax

9、2的平方）和无方向性天线

10、(点源)的辐射功率密度S0（或场强

11、E0

12、2的平方）之比，记为D。用公式表示如下：技术参数式中Pr、Pr0分别为实际天线和无方向性天线的辐射功率。RadiatedbyDipoleAnt.RadiatedbyIsotropicAnt.RadiatedbyotherAnt.效率定义为天线辐射功率Pr与输入功率Pin之比，记为ηA，即考虑到馈线与天线失配引入的反射损耗，则天线的总效率应为技术参数增益与方向系数的关系公式为由此可见，增益系数是综合衡量天线能量转换效率和方向特性的参数，它是方向系数与天线效率的乘积。技术参数极化定义：描述天线辐射电磁波矢量空间指向的参数。由于电场与磁场有恒定

13、的关系，故一般都以电场矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。技术参数垂直极化水平极化+45度倾斜的极化波瓣宽度顾名思义，就是无线电波辐射形成的扇面所张开的角度。同一天线发射的无线电波不同方向上的辐射强度是不同的，所以定义比最大辐射方向上的功率下降3dB的两个方向之间的夹角为波瓣宽度。在水平面和垂直面各有一个波瓣宽度，如右图所示。水平波瓣宽度和垂直波瓣宽度是相互影响的，其关系式为Ga为天线增益；β为水平波瓣宽度；θ为垂直波瓣宽度。技术参数以终端设计为例PIFAMONOPOLELOOP金属后盖金属边框+玻璃后盖天线形式优点天线抗干扰强，允许摆放器件稳定性比较好SAR值相对比较低

14、容易在高度小的空间设计天线；不能在天线的附近摆放器件带宽比较宽充分利用边框与后盖来做天线利用金属边框作为天线缺点天线面积，高度要求比较大SAR值比较高；净空要求比较高对净空有极大的要求净空有要求，对断缝位置有要求净空有要求，对断点位置有要求，手握性能不是很好馈电点地点馈电点馈电点地点TRPTIS射频系统性能指标TRPTISSAR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。美标（1.6mw/g，1g平均）中国与欧标（2.0mw/g，1g平均）技术指标频段头+手（TRP）头+手（TIS）GSM900≥16dBm≤-92dBmDCS1800≥16dBm≤-93dBmTD/

15、1900≥12dBm≤-99dBmTD/2100≥12dBm≤-99dBm影响TIS的因素技术指标传到数据−线损−效率−干扰=TIS(暗室测出来的数据)电磁干扰Layout之间走线干扰马达，喇叭，金属等元器件对天线产生耦合各元器件之间的杂散辐射外部辐射体对天线干扰高速数据线对天线的干扰关键器件的屏蔽……外部因素内部因素元器件的线性度，热噪系数增以及增益平坦度三阶交调失真谐波反馈及热效应带外抑制插入损耗……降低SAR的办法降低发射功率;修改天线pattern，改变天线辐射方向；PC