PDF《手机天线设计培训》

所以天线的输入阻抗需要设计在50Ω附近, 以保证在工作频带内达到尽可能小的驻波比. ? 天线的输入阻抗取决于天线的结构、工作频率和周围 环境的影响,很难用理论严格计算给出.工程中均采 用近似计算或者用实验方法测量. ? 天线输入阻抗可以借助于矢量网络分析仪来测量 李明洋主讲,手机天线设计培训―视频课程 天线的基本性能参数 ? 工作频率和带宽 ? 输入阻抗 ? 电压驻波比、回波损耗 ? 方向图 ? 方向性系数,效率,增益, ? 极化方式 ? 隔离度 ? TRP、TIS、SAR 李明洋主讲,手机天线设计培训―视频课程 3. 回波损耗和驻波比 ? 从电路的角度来看,天线相当于连接在传输线一端的负载.其和电路 的匹配程度可以用回波损耗或电压驻波比表示 ? 反射系数 ? 定义为输入电压和反射电压的比值,ρ=Vr/Vt=sqrt(Pr/Pt), ρ=|S11| ? 回波损耗(Return Loss) ? 定义为入射功率和反射功率比较,用dB表示,RL=10lg(Pt/Pr) ? RL=-20lg(ρ)=-20lg (|S11|) ? 仿真分析或者矢网测试回波损耗时,为了方便,通常给出的是20lg (|S11|)的值 李明洋主讲,手机天线设计培训―视频课程 3. 回波损耗和驻波比 (cont.) ? 电压驻波比(VSWR) ? 电压驻波比(VSWR)也简称为驻波比(SWR),定义为天线输入端口处电压最大值(波腹电压)和电 压最小值(波节电压)的比值 ? SWR=(1+ ρ)/(1- ρ) ? 其值在1到无穷大之间;

驻波比为1,表示完全匹配;

驻波比为无穷大表示全反射,完全失配 ? S

11、反射系数、电压驻波比、回波损耗之间的关系 ? ρ=|S11| ? RL=-20lg(ρ)=-20lg (|S11|) ? SWR=(1+ ρ)/(1- ρ) ? ρ =(SWR -1)/(SWR +1) ? 手机天线设计要求 ? 工作频段内 VSWR6dB VSWR 反射系数 回波损耗 反射功率

1 0 +∞

0 1.5 0.20 14.0 4.0%

2 0.33 9.5 11.1%

3 0.50

6 25.0%

5 0.67 3.5 44.9% 李明洋主讲,手机天线设计培训―视频课程 天线的基本性能参数 ? 工作频率和带宽 ? 输入阻抗 ? 电压驻波比、回波损耗 ? 方向图 ? 方向性系数,效率,增益, ? 极化方式 ? 隔离度 ? TRP、TIS、SAR 李明洋主讲,手机天线设计培训―视频课程 4. 天线方向图 ? 天线方向图是用于表征天线辐射性能的参数图形 ? 完整的方向图是一个三维空间图形,习惯上采用极坐标绘制,以天线相位中心为球心(坐标原点), 角度表示方向,矢径长度表示测量的辐射特性(如:场强、增益等)的大小. ? 测量场强幅度,就得到场强方向图;

测量功率,就得到功率方向图;

测量极化,就得到极化方向图;

测量相位,就得到相位方向图. ? 三维空间方向图的测绘十分麻烦,实际工作中,一般只需测得水平面和垂直面(即XY平面和XZ平面) 的二维平面方向图就行了 李明洋主讲,手机天线设计培训―视频课程 4. 天线方向图 (cont.) ? 方向图的绘制 ? 天线方向图可以用极坐标绘制,也可以用直角坐标绘制 ? 习惯上采用极坐标绘制,其特点是直观、简单,从方向图可以直接看出天线辐射场强的空间分布特性 ? 但当天线方向图的主瓣窄、副瓣电平低时,采用直角坐标绘制能清晰地给出主瓣和副瓣电平值 李明洋主讲,手机天线设计培训―视频课程 天线的基本性能参数 ? 工作频率和带宽 ? 输入阻抗 ? 电压驻波比、回波损耗 ? 方向图 ? 方向性系数、效率、增益 ? 极化方式 ? 隔离度 ? TRP、TIS、SAR 李明洋主讲,手机天线设计培训―视频课程 5. 方向性系数、效率和增益 ? 全向天线和定向天线 ? 全向天线 ? 在方向图上表现为360°均匀辐射,也就是平常所说的无方向性 ? 各方向均匀辐射的理想点源天线可以看做是理想的全向天线 ? 定向天线 ? 在方向图上表现为各个方向辐射强度不同,也就是平常所说的有 方向性 ? 方向性系数 ? 指在总辐射功率相同的情况下,天线在某一辐射方向上 的辐射功率密度与理想全向天线在该方向的辐射功率密 度的比值 ? 通常所说的方向性系数,指的都是在最大辐射方向的 方向性系数,用D表示. 全向天线和半波偶极子天线方向图 李明洋主讲,手机天线设计培训―视频课程 5. 方向性系数、效率和增益 (cont.) ? 天线效率 ? 由于天线系统中存在导体损耗、介质损耗等,所以实际辐射到空间的电磁波功率要比发射机输送到天 线的功率小.天线效率就是表征天线将输入高频能量转换为无线电波能量的有效程度,定义为天线辐 射功率和输入功率的比值. ? 天线增益 ? 天线是无源器件,不产生能量,天线增益只是将能量有效集中向特定方向辐射电磁波的能力 ? 定义为在相同输入功率、相同距离条件下,天线在最大辐射方向上的功率密度与全向天线在该方向上 的辐射功率密度的比值 ? G=η*D ? dB、dBi、dBd ? 天线增益和方向性系数常用dB、dBi、dBd表示 ? dB和dBi单位参数标准是全向天线,dBd参考标准是半波偶极子天线 ? dBi=dB=2.15+dBd 李明洋主讲,手机天线设计培训―视频课程 天线的基本性能参数 ? 工作频率和带宽 ? 输入阻抗 ? 电压驻波比、回波损耗 ? 方向图 ? 方向性系数,效率,增益, ? 极化方式 ? 隔离度 ? TRP、TIS、SAR 李明洋主讲,手机天线设计培训―视频课程 6. 天线的极化方式 ? 极化方式 ? 所谓天线的极化,就是指天线辐射出的电磁波中的电场方向.根据时变电场矢量端点运动轨迹的形状、取向和 旋转方向,讲天线极化方式分为线极化、椭圆极化和圆极化 ? 对于线极化,当电场方向垂直于地面时,称为垂直极化当电场方向平行于地面时,称为水平极化 ? 水平极化传播的信号在贴近地面时会在地表产生极化电流,导致电场信号迅速衰减,而垂直极化方式则不易产 生极化电流,保证信号的有效传播.所以手机天线都采用垂直极化 ? 轴比(Axial Ratio) ? 表征天线极化的性能指标,定义为极化椭圆的长轴和短轴的比值 ? 对于线极化波,轴比为无穷大;