文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 第二讲 电小天线原理和分析

第二讲 电小天线原理和分析

第二讲 电小天线原理和分析
第二讲 电小天线原理和分析

第二讲电小天线原理和分析

一、电小天线的概念

电小天线就是指最大几何尺寸远远小于波长(0.1 以下量级)的天线。所有手机内置天线都是电小天线。

当天线的尺寸与波长相比很小时,其实质就是一个带有少量辐射的电感器或电容器。它仍然是整个天线系统的一个分支,与一般大天线相比并无本质差别,只是其电尺寸小,所以有特别需要注意的一些方面。

二、电小天线电特性分析

1.方向性

在上一讲介绍天线基本原理时曾介绍天线的辐射方向系数D的概念。它反映了辐射能量的集中程度。假设在最大辐射方向上某点上某一实际天线与各向同性天线在该点产生相同的场强,则方向系数等于:

其中表示辐射功率。电流元或磁流元的方向图都呈苹果状8字型,方向系数为 1.5。而电小天线的电尺寸很小,因此其方向图接近电流元或磁流元的方向图,因此其方向系数接近1.5。半波偶极子天线的方向系数则为1.64。

2.辐射效率

辐射效率的定义是:

其中是辐射电阻,是损耗电阻。在损耗电阻中包括天线自身的欧姆损耗还包括馈线和匹配网络中的损耗电阻,即:

其中是天线上的损耗电阻,是馈线和匹配网络中的损耗电阻。

一般来说在提到天线效率时并不考虑,但由于小天线和匹配电路密切相关,比如一个小的电容性天线,由于天线输入容抗很高,电阻很小,如果要求此天线和发射机匹配,则在匹配电路中必然要求引入一个串连的大电感使之调谐,并通过变换将低阻值变换为所需的电阻值。这是匹配电路必然带来可观的损耗,所以考虑电小天线

的效率必须将计入,以便于对比各种电小天线的性能。

[注意] 上式中的各项电阻应归算于同一电流,或者是波幅电流或者是平均电流。

从辐射效率的定义式可知,提高辐射效率的途径不外乎从提高辐射电阻和降低损耗电阻入手。

[思考] 为什么手机天线设计中提倡尽量不使用匹配电路,或匹配元件尽量少?

3.增益

根据天线增益公式:

要提高增益则应设法提高辐射效率和方向系数,但对电小天线来说,由于

,所以提高增益的途径,主要依赖于提高天线的辐射效率。

同时由此也可以看出,在电小天线中,提高增益和提高辐射效率是等效的。在手机天线中,有时也使用总辐射功率(TRP)的概念,即天线的总辐射功率,可以通过

天线在空间各方向上的增益求积分得到。电小天线中的增益(G)、辐射效率()

和总辐射功率(TRP)是三个相互关联的概念,当其中一个性能得到改善时,另外两个性能也随之改善。

4.输入阻抗

天线输入阻抗定义为天线输入端的电压和电流之比。的有功和无功分量分

别用

和表示,称为输入电阻和输入电抗。

在一个频带内的几个频率上测量或计算天线输入阻抗的数值,可以作出输入阻抗

和频率的关系曲线,因为输入阻抗是复数,一般必须分别作出

和两

组曲线。还有一种显示阻抗轨迹曲线的方法是使用史密斯圆图工具。

电小天线的通常很低,它由天线的辐射和天线的损耗两方面的因素形成。 [注意] 在直流和低频电流情况下,金属导体是等势体,导体上的电位和电流分布处处相同。但在天线导体上,同一导体上的电位和电流分布却是处处不同的。因此天线上各点的阻抗值也不同。理论上,在天线上改变馈点的位置可以实现与馈线的匹配。不过由于制造工艺难于实现,所以这个结论并不实用。但应当清楚这一概念。

5. 工作频带

天线的工作频带定义为天线在辐射方面的特性基本满足所提出的要求时的频率范围。由于电小天线方向性在工作频段内类似电流元特性,在整个波段变化不显著,所以主要变化特性一般指输入阻抗的变化,工作频带也都是指阻抗带宽。手机天线一般要求阻抗带宽在VSWR<2.5附近。

容性天线等效为一个

和的串连电路,此时天线的品质因数Q 值:

其中在天线包含匹配电路时需要将匹配电感中的电阻部分计入。由高频电路理论知串联电路失谐时输出的电压幅度和谐振时的输出电压幅度之比(即归一化选频特性)为: 2011

???? ???+=f f Q S ,其中f ?

为失谐频带宽度,为谐振频率。

令上式等于2/1,可以得到:

由此式可以看到,天线的Q 值与带宽成反比,Q 值越大,带宽越小。

三、 电小天线的固有缺陷及解决方法

1. 电小天线的固有缺陷

● 辐射效率低

由于电小天线电尺寸很小,因此其辐射电阻将降低,假定天线本身不存在损耗,尽管其辐射电阻降低,总可以通过适当办法消除天线的输入电抗成分,并变换其电阻为适当的数值使其与发射机或接收机匹配,从而有效完成能量转换功能。但遗憾的是,不仅天线本身存在热损耗,而且匹配电路也会引入损耗。当天线的辐射电阻很低时,这些损耗就会更加突出,从而降低了天线的辐射效率,因此对小天线来说,辐射效率低是其突出的问题。

● 工作频带窄

既然小天线相当于电容或电感,并且其电阻成分低,亦即其具有一定的高品质因数Q ,而Q 值反比于带宽,因此小天线的工作频带比较窄,这就意味着工作频带宽度也是在设计小天线中应当重视的问题。

辐射效率和带宽在电小天线设计中比其他指标突出,因此有时将f G ??或Q G /作为电小天线的特定指标。在增益一定的情况下,应设法降低Q 值,Q 值一定时则应设法增大G 。对发射天线来说,如果在满足带宽的要求下确定Q ,则此时增益或辐射效率高成为主要设计依据,而对接收天线来说,只要满足噪声的要求下,辐射效率的高低并不像发射天线那么重要。

2. Chu 极限定理

Chu 极限定理认为,电小尺寸天线的Q 值取值范围由以下公式表达:

3

)(1kr Q ≥ 式中k 为波数,r 为天线最大方向上的尺寸。

根据Chu 极限定理,我们可以得到如下重要概念:由于Q 值与带宽成反比,与天线最大尺寸的三次方也成反比,而天线尺寸的三次方又反映天线占用的空间大小。因此电小天线所能达到的最大带宽与天线占用的空间成正比。因此,对电小天线设计而言,要获得大的带宽,必须保证为电小天线预留足够的空间。

由前面提到的电小天线的特定设计指标Q G /以及有关实验证实,在电小天线的带

宽和辐射效率之间存在一种近似的折中关系。因此Chu极限定理反映的是极限带宽与占用空间的关系,也可以说是极限辐射效率与占用空间的关系。

在手机天线设计中,这一点具有非常重要的含义。我们设计天线的结构时,最容易犯的错误就是以为内置天线附近空间很大,可以放些马达、音腔、摄像头、金属圈进去,因为那里有足够的空间,而手机板上其余部分空间已经不足。这些情况在天线设计中应尽量避免,或做慎重考虑。

[说明] 事实上,当在电小天线附近放置具有金属材料等物体时,它不仅缩小了天线实际占用的空间,导致极限带宽的下降;而且增大的损耗电阻,造成辐射效率的降低。因此天线占用空间的缩小会直接导致天线性能的急剧恶化。

Chu极限定理的概念对手机结构设计来说非常重要,而在天线设计中的指导作用并不大。因为在天线设计中很难给出一个复杂电磁环境下的天线等效尺寸r的准确值。

3.提高电小天线辐射效率的途径

提高电小天线辐射效率,或减小天线尺寸的途径,概括起来不过有以下几种:(1)提高辐射电阻;

(2)降低损耗电阻:包括降低天线本身的热损耗和降低匹配电路的损耗;

(3)保证功率有效馈送到天线上,减少天线邻近物体及地面条件变化对天线的影响,保证匹配。

当然,采取以上各种措施减小天线尺寸时,必须满足工作频带的要求。

提高辐射电阻

最常使用的提高辐射电阻的途径是加顶和加载。比如列车顶部的天线高度受到限

制,为增加垂直部分的有效高度,可以在天线顶部加装水平部分使天线类似型。当

水平部分和垂直部分之和接近时,有效高度最大,同时可以使天线的输入电抗分量大大减小。

手机天线使用变形单极子天线作为内置天线时,也常采用类似的措施。手机外置天线使用的螺旋天线是一种连续加载天线,为缩小天线的尺寸,将谐振长度一定的天线绕成螺旋状。

●降低天线和匹配电路的损耗电阻

当天线的电尺寸较大时,天线的热耗相对天线的辐射而言不大,因为其效率高,但当天线尺寸减小时,其辐射较弱,天线本身的损耗也就相应突出。当然,可以设法使用低耗元件(如电容)来降低其损耗。

手机设计时降低匹配电路损耗电阻的措施有:尽量不使用匹配元件或使用低耗匹配元件;尽量使RF模块靠近天线馈点,缩短馈线的长度;尽量使用PCB阻抗线而不要使用同轴电缆等。

●减小邻近物体的影响

在手机天线中,对天线性能影响最严重的环境因素就是Speaker、马达和金属装饰环。Speaker不仅由于其中的旋磁物质改变辐射场结构,而且对接收频段是一种强烈的噪声源。如果使用PIFA内置天线形式,应尽量避免将Speaker、马达装在天线辐射单元下方,绝对不允许将两个Speaker同时装入天线辐射单元和地面之间。金属装饰环不能在天线的投影面上方,并且与天线的最小间距应大于6mm。

四、电小天线常用的分析方法

对电小天线进行分析的方法,常见的方法有:

1.集总参数分析法

这种分析方法的基本思想是,将天线看作终端开路的传输线,并用集总电感或电容等效传输线的分布参数。这种分析方法不很严格,并且对复杂形状的天线往往较难

于分析,但是较为直观,可以帮助我们作出定性的判断。当天线的尺寸小于弧度长

时,天线就相当于一个电容或电感,忽略热损耗,则等效阻抗中的实部就表示天线的辐射。匹配带宽正比于谐振带宽。

2.模式分析法

即将天线辐射看作TM传输模,求解麦克斯韦方程。这种分析方法较复杂,需要求解较为烦杂的积分方程。

3.电流分布分析法

即将天线上的电流划分为若干条细小的线电流,分别求解每条线产生的阻抗然后求解积分方程,这也是一种近似方法,计算也比较复杂。

天线发射接收原理及无线通信远距离调试方法

天线发射接收原理及无线通信远距离调试方法 一、天线发射接收原理 1、抛物面天线的工作原理: 无线发射设备数字信号------高频电流------发射天线馈源(又叫照射器)------发射天线反射面------空间传播------接收天线反射面------接收天线馈源------高频电流------无线接收设备数字信号 2、普通板装天线的工作原理: 无线发射设备数字信号------高频电流------发射天线------空间传播------接收天线------高频电流------无线接收设备数字信号。 二、无线通信远距离调试方法 1、由以上可知,如果天线方式合适,就会出现如下图所示的情况:

上图中,馈源与无线电波通过反射面后汇聚成的焦点融为一体。 如果天线未放置好,则会出现以下情况: 上图中,馈源与无线电波通过反射面后汇聚成的焦点分开了。 上图中,天线接收到的不是最大截面的无线电波了。 方针: 观地形,看地图,找基准,调方向。 1)、以下情况不能通信: 2 、总结的十二字无线测试 2)、举例A 、以洈水之北干渠两次调试为例说明阻挡(障碍物)及方向问题。 为障碍物比天线矮一点不明俯仰角度问题。 调馈源就OK 了。 3)、无A 、(32字节),看信号通不通; 说明 以为房屋都是坐南朝北,从而定错了方向,以会对通信有什么影响。 B 、以武威市南营水库为例说第一次是通的,后来换铁塔后不通了,上信噪比软件如何调方向: ping 小包B 、ping 大包(1024字节或者更多),通过延时大小及稳定与否看方向正与

不正。 C、ping大包( 60000 字节),通过延时大小及稳定与否看带宽与稳定性。 3、波瓣问题 1)、定向天线波瓣: 3)、正确通信方法 4)、错误的通信想法

螺旋天线原理与设计基础知识

一般成品螺旋天线都用导电性能良好的金属线绕成并密封好,其工作原理下: 图1 所示一般天线结构示意图。D是螺旋天线直径,L是螺旋天线长度,ρ是螺距,Ⅰ、Ⅱ是螺旋线上相对应两点。 一般可以认为,电磁波沿金属螺旋线以光速C作匀速运动。 从Ⅰ点到Ⅱ点即进行一个螺旋,所需时间为 t = πD/C 而对螺旋天线而言,其轴向电磁波只运动行进了一个螺距ρ,其轴向等效速率 υ=ρ/t =ρ/C (πD) 这种关系也可用图2形式解释。由图2可知: υ=Csinθ=Cρ/(πD)≤C 由上式可以看出,υ总是小于等于C的。故螺旋天线能使电磁波运动速度减慢,是一个慢波系统,其等效波长λ等效小于工作波长λ。对于螺旋天线而言,应谐振于其1/4等效波长,因而能缩短螺旋天线的几何长度。 对于工作于一定中心频率的通讯机来说,其所需绕的线圈数N可以由下式近似算出:

螺距:υ=L/N 所需金属线长度:ι=NπD 对于一般通讯机可取 L=20~40cm D=10~20mm 下表是对一些常用频率螺旋天线的设计实例,其他频率也可类似设计。 f是工作中心频率; D是螺旋天线直径; L是螺旋天线长度; N是螺旋圈数; ι是所需金属线长度。 以上N、ρ为了实际制作需要均取近似值。 制作时可用直径0.5~1.5mm漆包线或镀银铜线或铝线在直径为D的有机玻璃或其他绝缘材料上绕制,并在棒的两头打上小孔,以利于固定金属线;在棒的底端焊上较粗的金属杆或插头固定在棒上,以利于与机器连接;整个螺旋天线的外面可用橡胶管或其他材料套封,并在顶端盖上橡皮帽或用其他材料密封,这样既美观大方,又防雨防蚀,经久耐用。如果没有上述金属丝,也可采用多股细绝缘导线代替,效果相同,只是绕制时固定较为困难。 以上螺旋天线也可用于各种小型遥控设备及其他类似机器上。 为了比较慢波天线与常规拉杆天线的不同,说明慢波天线尺寸较小的优点,我们可对拉杆天线作一计算。 设定参数如下:

第一讲 天线基本原理

第一讲天线基本原理 1、天线的基本概念 1.天线的作用 在任何无线电通信设备中,总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置,这个装置就是天线。 天线的作用就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道,或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。 2.天线问题的实质 从电磁场理论出发,天线问题实质上就是研究天线所产生的空间电磁场分布,以及由空间电磁场分布所决定的电特性。空间任何一点的电磁场满足电磁场方程——麦克斯韦方程及其边界条件。因此,天线问题是时变电磁场问题的一种特殊形式。 从信号系统的角度出发,天线问题可以理解为考察由一个电磁波激励源产生的电磁响应特性。从通信系统的角度出发,天线可以理解为信号发射和接收器,收发天线之间的无线电信号强度满足通道传输方程和多径衰落特性。 3.对天线结构的概念理解 采用不同的模型,对天线可以有不同的理解。典型的模型比如:开放的电容 [思考] 野外电台或电视发射塔,无线电视或电台接收机,为什么能构成一个天线,其电流回路在什么地方? 开放的传输线 从传输线理论理解,天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰 开。 TM mn型波导 将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导,则对应的传输波型是TM型波,但在传输过程中不断遇到波导的不连续性,因此不断激励

高次模。 由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构 波的形成都需要波源和传输媒质。在一盆水中形成机械波纹,可以使用点激励源产生波,并在水面上传播。波的传播特性只与媒质特性有关而与波源无关。将一个肉包子扔出去,这个肉包子可能产生不同的结果,或者被狗吃了,或者掉在什么地方了,都与扔包子的人不再有任何关系。而对天线来说,馈点的激励源就是这种波源,天线导体和外界空间就是传输媒质。不过电磁波的传输媒质可以是真空。 [思考] 电磁波具有波粒二象性。频率越低,波动性越强;频率越高,粒子性越强。所以光波主要表现出粒子性,而长波表现出波动性。射频电磁波就是介于这二者之间的一种电磁波,它既有显著的波动性,又有显著的粒子性。只要认清这一点,许多问题就会变得易于理解。认清事物的本质规律我们才能很好地利用它,我们不能把一头驴当马使,否则就会出现许多荒唐的错误。有人认为射频很复杂,有人认为很简单,就是这个道理。 [哲学启示] 电磁波由于看不见,摸不着,所以在很多人看来它很抽象。但考虑到世界是普遍联系的,尽管不同的事物也有许多不相同点,但找到它们之间的联系,就能获得认识抽象事物的“火眼金睛”。 2、电磁场基本方程 1.麦克斯韦方程 (电生磁。若电场变化,则磁场随之变化) (磁生电。若磁场变化,则电场随之变化) (磁力线是无始无终的封闭闭合曲线) (电力线出发和终止于自由电荷)

2.4G 天线设计完整指南(原理、设计、布局、性能、调试)

本文章使用简单的术语介绍了天线的设计情况,并推荐了两款经过测试的低成本PCB天线。这些PCB天线能够与PRoC?和PSoC?系列中的低功耗蓝牙(BLE)解决方案配合使用。为了使性能最佳,PRoC BLE和PSoC4 BLE2.4GHz射频必须与其天线正确匹配。本应用笔记中最后部分介绍了如何在最终产品中调试天线。 1、简介 天线是无线系统中的关键组件,它负责发送和接收来自空中的电磁辐射。为低成本、消费广的应用设计天线,并将其集成到手提产品中是大多数原装设备制造商(OEM)正在面对的挑战。终端客户从某个RF产品(如电量有限的硬币型电池)获得的无线射程主要取决于天线的设计、塑料外壳以及良好的PCB布局。 对于芯片和电源相同但布局和天线设计实践不同的系统,它们的RF(射频)范围变化超过50%也是正常的。本应用笔记介绍了最佳实践、布局指南以及天线调试程序,并给出了使用给定电量所获取的最宽波段。

图1.典型的近距离无线系统 设计优良的天线可以扩大无线产品的工作范围。从无线模块发送的能量越大,在已给的数据包错误率(PER)以及接收器灵敏度固定的条件下,传输的距离也越大。另外,天线还有其他不太明显的优点,例如:在某个给定的范围内,设计优良的天线能够发射更多的能量,从而可以提高错误容限化(由干扰或噪声引起的)。同样,接收端良好的调试天线和Balun(平衡器)可以在极小的辐射条件下工作。 最佳天线可以降低PER,并提高通信质量。PER越低,发生重新传输的次数也越少,从而可以节省电池电量。 2、天线原理 天线一般指的是裸露在空间内的导体。该导体的长度与信号波长成特定比例或整数倍时,它可作为天线使用。因为提供给天线的电能被发射到空间内,所以该条件被称为“谐振”。 图2. 偶极天线基础 如图2所示,导体的波长为λ/2,其中λ为电信号的波长。信号发生器通过一根传输线(也称为天线馈电)在天线的中心点为其供电。按照这个长度,将在整个导线上形成电压和电流驻波,如图2所示。 输入到天线的电能被转换为电磁辐射,并以相应的频率辐射到空中。该天线由天线馈电供电,馈电的特性阻抗为50Ω,并且辐射到特性阻抗为377Ω的空间中。

(整理)天线原理与设计习题集解答_第8_11章.

第八章 口径天线的理论基础(8-1) 简述分析口径天线辐射场的基本方 法。 答:把求解口径天线在远区的电场问题分为两部分: ①. 天线的内部问题; ②. 天线的外部问题; 通过界面上的边界条件相互联系。 近似求解内部问题时,通常把条件理想化,然后把理想条件下得到的解直接地或加以修正后作为实际情况下的近似解。这样它就变成了一个与外部问题无关的独立的问题了。 外部问题的求解主要有: 辅助源法、矢量法,这两种是严格的求解方法; 等效法、惠更斯原理法、几何光学法、几何绕射法,这些都是近似方法。 (8-2) 试述几何光学的基本内容及其在口径天线设计中的应用。 答:在均匀的媒质中,几何光学假设能量沿着射线传播,而且传播的波前(等相位面)处处垂直于射线,同时假设没有射线的区域就没有能量。 在均匀媒质中,射线为直线,当在两种媒质的分界面上或不均匀媒质传播时,便发生反射和折射,而且完全服从光的反射、折射定律。 B A l nds =? 光程长度: 在任何两个给定的波前之间,沿所有射线路径的光程长度必须相等,这就是光程定律。''PdA P dA = 应用: ①. 可对一个完全聚焦的点源馈电的天线系统,求出它在给定馈源功率方向图 为P(φ,ξ)时,天线口径面上的相对功率分布。 ②. 对于完全聚焦的线源馈电抛物柱面天线系统,口径上的相对功率分布也可 用同样类似的方法求解。 (8-3) 试利用惠更斯原理推证口径天线的远区场表达式。 解:惠更斯元产生的场: (1cos )2SP j r S SP jE dE e r βθλ-?= ?+?? 222)()(z y y x x r S S SP +-+-= r , r sp >>D (最大的一边)

无线电波传播途径

无线电波在均匀介质 (如空气)中,具有直线传播的特点。只要测出电波传播的方向,就可以确定出信号源(发射台)所在方向。无线电测向是指通过无线电测向机测定发射台(或接收台)方位的过程,但是无线电测向运动中,要快速寻找隐蔽巧妙的信号源,必须掌握无线电波的传播规律。 一、无线电波的发射与传播 无线电波既看不见,也摸不着,却充满了整个空间。广播、移动通讯、电视等,已经是现代社会生活必不可少的一部分。无线电波属于电磁波中频率较低的一种,它可直接在空间辐射传播。无线电波的频率范围很宽,频段不同,特性也不尽相同。我国目前开展的无线电测向运动涉及三个频段:频率为1.8—2兆赫的中波波段,波长为150—166.6米,称160米波段测向;频率为3.5—3.6兆赫的短波波段,波长为83.3—85.7米,称80米波段测向;频率为144—146兆赫的超短波段,波长为2.08—2.055米,称2米波段测向。 (一)无线电波的发射过程 无线电波是通过天线发射到空间的。当电流在天线中流动时,天线周围的空间不但产生电力线 (即电场),同时还产生磁力线。其相互间的关系,如图2-1-1所示。如果天线中电流改变方向,空间的电力线和磁力线方向随之改变。如果加在天线上的是高频交流电,由于电流的方向变化极快,根据电磁感应的原理,在这些交替变化的电场和磁场的外层空间,又激起新的电磁场,不断地向外扩散,天线中的高频电能以变化的电磁场的形式,传向四面八方,这就是无线电波。从图2-l可知,电力线 (即电场)方向与天线基本平行,磁力线 (磁场)的形状则是以天线为圆心,与天线相垂直的方向随之变化的无数同心圆。 图2-1-1 无线电波的发射 (二)无线电波的特性 l.无线电波的极化 交变电磁场在其附近空间又激起新的电磁场的现象称无线电波的极化。空间传播的无线电波都是极化波。当天线垂直于地平面时,天线辐射的无线电波的电场垂直于地平面称垂直极化波。天线平行于地平面时,天线辐射的无线电波的电

GSM 手机外置天线的原理

GSM 手机外置天线的原理 摘要: 手机在人们的生活中起着越来越重要的作用, 而手机在发送接收信号时性能的好坏, 一定程度上取决于射频电路天线部分的设计。介绍了GSM 频段手机外置天线的原理和电气特性要求, 及依据天线工作原理工厂对手机天线的检验方法。 1GSM 手机外置天线的原理 手机天线对整个手机来说是一颗机构电子料, 他的外观同工业设计有关系。这里着重讲述手机外置(exposed)天线电气方面的原理。 当电能量加到并联谐振网络上时, 并联谐振网络就会向外发射一定频率F = 1/2π√LC 的电磁波。当并联谐振网络处在电磁场中, 他会产生一定频率F = 1/2π√LC的电能量, 且频率F 与电磁波频率一致时, 产生电能量相对最大。手机天线就是运用这样的电气原理, 为了更好地发送和接收电磁波, 将并联谐振回路中的电容两个板极打开, 以电感为振子。电容性以分布容性实现, 因中国的全球通波段和欧洲一致, EGSM (低发高收880~915MHz 及925~960MHz) 加DCS (发1710~1785MHz, 收1805~1885 MHz) , 总对天线来说要求DualBand (880~960MHz, 1710~1880MHz)。故电感为一个有两种疏密度的线圈, 以满足两波段频率发送接收的需要。 若是做三频天线, 因PCS 频段与DCS 频段接近, 只需在DCS 频段上扩展就可以。调节手机天线电气性能时,需要一只最终定型的手机(所有其他部件不再会改变) 制作手机天线测试工具, 在其天线连接的部位引1 根钢管线出来安装SMA 头。通过接校准过单端口S11 参数的矢量网络分析仪Aginlent8753 来显示天线在两个频段的S11特性, 应该在有用频段内小于- 10 dB, 测试时周围不应该有金属反射面, 有些厂商EGSM 频段做不到小于- 10 dB,那最低要求也要做到小于- 8 dB。 若满足不了S11 特性, 就要通过改变线圈的长度和疏密度及手机内部PCB 板匹配网络来满足S11 参数特性。参数达标后, 将线圈固定并拍照记录下线圈的长度和疏密度, 使之可用以大量生产, 并记录下匹配网络各被动器件参数用于手机内部PCB 板匹配网络制作。若是翻盖手机,S11 在闭合和打开时都满足所测标准, 主要考察打开时的S11。S11 与V SWR 有对应换算关系。调好S11 后, 还要测其增益与方向性, 这就要求在3D 或2Dchamber 里测试, 绘出图形, 再换算成理论要求平均增益, 接近于0 dB。但实际做不到, 一般要求EGSM 频段不小于- 1 dB, DCS频段不小于- 2 dB。内置天线更低为- 4 dB, 另外SAR 测试也要达标, 这要求在专用的SAR 实验室测试(实验室必须具有国际认证资格) 目前国家并没有做强制要求。 因为要做到电气性能达标, 线圈必须大于一定长度,所以天线外露出机壳的部分必须大于1614mm, 但是把线圈缩入机壳内的除外。除装配合格外, 手机外置天线要做落甩实验, 直板机从高度为115 m 落下, 折叠机为112 m。经落甩后机构电气性能都不能改变。

手机电路原理,通俗易懂

第二部分原理篇 第一章手机的功能电路 ETACS、GSM蜂窝手机是一个工作在双工状态下的收发信机。一部移动电话包括无线接收机(Receiver)、发射机(Transmitter)、控制模块(Controller)及人机界面部分(Interface)和电源(Power Supply)。 数字手机从电路可分为,射频与逻辑音频电路两大部分。其中射频电路包含从天线到接收机的解调输出,与发射的I/Q调制到功率放大器输出的电路;逻辑音频包含从接收解调到,接收音频输出、发射话音拾取(送话器电路)到发射I/Q调制器及逻辑电路部分的中央处理单元、数字语音处理及各种存储器电路等。见图1-1所示 从印刷电路板的结构一般分为:逻辑系统、射频系统、电源系统,3个部分。在手机中,这3个部分相互配合,在逻辑控制系统统一指挥下,完成手机的各项功能。 图1-1手机的结构框图 注:双频手机的电路通常是增加一些DCS1800的电路,但其中相当一部分电路是DCS 与GSM通道公用的。 第二章射频系统 射频系统由射频接收和射频发射两部分组成。射频接收电路完成接收信号的滤波、信号放大、解调等功能;射频发射电路主要完成语音基带信号的调制、变频、功率放大等功能。手机要得到GSM系统的服务,首先必须有信号强度指示,能够进入GSM网络。手机电路中不管是射频接收系统还是射频发射系统出现故障,都能导致手机不能进入GSM网络。 对于目前市场上爱立信、三星系列的手机,当射频接收系统没有故障但射频发射系统有故障时,手机有信号强度值指示但不能入网;对于摩托罗拉、诺基亚等其他系列的手机,不管哪一部分有故障均不能入网,也没有信号强度值指示。当用手动搜索网络的方式搜索网络时,如能搜索到网络,说明射频接收部分是正常的;如果不能搜索到网络,首先可以确定射频接收部分有故障。 而射频电路则包含接收机射频处理、发射机射频处理和频率合成单元。 第一节接收机的电路结构 移动通信设备常采用超外差变频接收机,这是因为天线感应接收到的信号十分微弱,而鉴频器要求的输人信号电平较高,且需稳定。放大器的总增益一般需在120dB以上,这么大的放大量,要用多级调谐放大器且要稳定,实际上是很难办得到的,另外高频选频放大器的通带宽度太宽,当频率改变时,多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变,而且要做到统一调谐,

(整理)天线的基础知识.

天线的作用与地位 无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由天线接下来(仅仅接收很小很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机。可见,天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备,没有天线也就没有无线电通信。 天线品种繁多,以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。 对于众多品种的天线,进行适当的分类是必要的: 按用途分类:可分为通信天线、电视天线、雷达天线等; 按工作频段分类:可分为短波天线、超短波天线、微波天线等; 按方向性分类:可分为全向天线、定向天线等; 按外形分类:可分为线状天线、面状天线等。 电磁波的辐射 导线上有交变电流流动时,就可以发生电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图1.1 a 所示,若两导线的距离很近,电场被束缚在两导线之间,因而辐射很微弱;将两导线张开,如图1.1 b 所示,电场就散播在周围空间,因而辐射增强。 必须指出,当导线的长度 L 远小于波长λ时,辐射很微

弱;导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时,导线上的电流将大大增加,因而就能形成较强的辐射。 对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线,单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源,也可采用多个半波对称振子组成天线阵。 两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子,称半波对称振子,见图1.2a。 另外,还有一种异型半波对称振子,可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框,并把全波对称振子的两个端点相叠,这个窄长的矩形框称为折合振子,注意,折合振子的长度也是为二分之一波长,故称为半波折合振子,见图1.2 b 。

无人机短距离图像传输与接收原理

无人机短距离图像传输与接收原理及常见问题 总序 图像传输原理、一、模拟微波传输原理: 1.1系统特点 系统容量有限实际使用环境中图像发送端和接收端都处于空中平台中, 实时性由于图像发送和接收的实时性要求高,使用体积有限,故而选择的图像压缩和解压缩算法必须高效、易于实现,同时时延小。 高保真图像显示由于接收端需要对图像进行分辨从而做出正确的选择,因而图像压缩算法必须选用高保真的压缩算法。 干扰信道环境使用环境为战时复杂的电磁环境,信道中存在着各种噪声、突发干扰和随机干扰。 1.2系统方案 由于系统容量要求,采用频分体制完成多个信道的同时工作,同时将红外图像压缩后传输以减小每个信道使用带宽。 1.2.1发送端设计 发送端包括三部分:综合基带、发射机和天线。综合基带是其中的关键部件,完成对图像数据的采集、压缩、编码和交织,完成对状态数据的采集、编码,完成对传送数据的组帧输出及对发射信号的发送控制。考虑功耗、体积和实际耗费资源,选择一片大规模FPGA完成所有信号处理。 1.2.2接收端设计 接收端包括四部分:接收天线、信号处理机、接收处理组件 接收处理组件完成数据的接收、存盘、图像数据提取、解压缩和显示及状态数据的提取和显示。解压缩采用软件实现,解压缩软件嵌入到指控平台接收端的接收软件中,在接收信号的同时完成压缩图像的解码和实时显示。 1.3关键技术 1.3.1天线设计 由于发送端设备位于导弹上,接收端设备位于飞机上,故而存在收发天线失配问题,设计时接收端天线采用圆极化形式,发送端天线采用一对垂直分布的线极化天线,这样将极化损耗降到最低,有利于接收端的接收。同时考虑通信时抗干扰问题,发送端天线采用后向天线图形式,为增加抗干扰性,还要求发送端天线具有一定的增益。图2为发送天线仿真图。 1.3.2信源信道联合编解码技术 由于红外导引头的图像格式不是标准的视频图像格式,普通的视频图像压缩标准并不适用;红外导引头的图像具有目标形状变化比较快的特点,也不适用帧间压缩方式;同时考虑到弹上应用环境的特殊性,压缩算法必须具有硬件实现简单、体积和功耗小,考虑实际使用环境,其压缩和解压缩算法实现还必须具备实时性强的特点,因此,选用多分辨率重采样图像压缩算法对图像数据进行压缩。 接收端若使用软件对RS码解码,会造成较大的时延,故使用硬件完成图像数据的解交织、译码和状态数据的译码,使用软件完成图像数据的解压缩和图像显示。 1.3.3信号处理平台的选择与设计 设计初期必须进行发送端和接收端的信号处理平台的选择。 2验证 因为实际最大的空间传输时延是可以计算出来的,使用衰减器将发送端和接收端直接连接在一起,直接测试发送端和接收端的图像数据起始端的信号差异即可测出系统时延。

天线原理与设计期中考试资料

西南交通大学2012-2013 学年第( 2 )学期期 中考试试卷 课程代码 3143373 课程名称 天线原理与设计 考试时间 90分钟 阅卷教师签字: 一. 判断题:(20分)(正确标√,错误标?,每题2分) 1. 元天线的方向性系数为1.5。(√) 2. 元天线的远区辐射场是平面波。(?) 3. 在功率方向图中,功率为主瓣最大值一半对应两点所张的 夹角就是主瓣宽度。(√ ) 4. 侧射式天线阵须满足各单元馈电幅度和相位均相等。(√ ) 5. 坡印亭矢量法可以求出天线的辐射阻抗。(? ) 6. 对称振子的平均特性阻抗愈小,其频率特性就愈好。(√ ) 7. 对称振子的谐振长度总是略大于0.25和0.5。(? ) 8. 右旋圆极化天线可以接收左旋圆极化天线发射的信号。 (? ) 9. 要使接收天线接收到的功率达到最大,需满足阻抗匹配和 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线

极化匹配。(√ ) 10.笼形天线设计增加了阻抗频带宽度。(√ ) 二. 填空题:(30分,每空2分) 1.在场强方向图中,主瓣宽度是指场强大小下降到最大值的( 0.707 )倍处对应的两点之间的夹角。 2. 在功率方向图中,主瓣宽度是指功率大小下降到最大值的( 0.5 )倍处对应的两点之间的夹角。 3. 在分贝方向图中,主瓣宽度是指场强的分贝值下降到(-3 )dB 处对应的两点之间的夹角。 4.当2/(1.44)l λ≤时,对称阵子的最大辐射方向在0 90m θ=。 5.当2/ 1.44l λ≤时,对称阵子的最大辐射方向在 (90)m θ=。 6.半波天线的归一化方向图()cos cos 2( )sin F πθθθ ?? ???=, 方向性系数(1.64)D =,输入阻抗(73.142.5)Z j =+Ω。 7.间距为 d 的二元等幅同相(1,0)m α==阵因子 ()cos ,(2cos )a d f πθ θ?λ =。 8.间距为d 的二元等幅反相(1,)m απ==阵因子 ()cos ,(2sin )a d f πθ θ?λ =。 9. 间距为d 的均匀直线式N 元天线阵的阵因子

天线基本原理

第一讲天线基本原理 一、天线的基本概念 1.天线的作用 在任何无线电通信设备中,总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置,这个装置就是天线。 天线的作用就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道,或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。 2.天线问题的实质 从电磁场理论出发,天线问题实质上就是研究天线所产生的空间电磁场分布,以及由空间电磁场分布所决定的电特性。空间任何一点的电磁场满足电磁场方程——麦克斯韦方程及其边界条件。因此,天线问题是时变电磁场问题的一种特殊形式。 从信号系统的角度出发,天线问题可以理解为考察由一个电磁波激励源产生的电磁响应特性。从通信系统的角度出发,天线可以理解为信号发射和接收器,收发天线之间的无线电信号强度满足通道传输方程和多径衰落特性。 3.对天线结构的概念理解 采用不同的模型,对天线可以有不同的理解。典型的模型比如: ●开放的电容 [思考] 野外电台或电视发射塔,无线电视或电台接收机,为什么能构成一个天线,其电流回路在什么地方? ●开放的传输线 从传输线理论理解,天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰开。 ●TM mn型波导 将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导,则对应的传输波型是TM型波,但在传输过程中不断遇到波导的不连续性,因此不断激励高次模。

由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构 波的形成都需要波源和传输媒质。在一盆水中形成机械波纹,可以使用点激励源产生波,并在水面上传播。波的传播特性只与媒质特性有关而与波源无关。将一个肉包子扔出去,这个肉包子可能产生不同的结果,或者被狗吃了,或者掉在什么地方了,都与扔包子的人不再有任何关系。而对天线来说,馈点的激励源就是这种波源,天线导体和外界空间就是传输媒质。不过电磁波的传输媒质可以是真空。 [思考] 电磁波具有波粒二象性。频率越低,波动性越强;频率越高,粒子性越强。所以光波主要表现出粒子性,而长波表现出波动性。射频电磁波就是介于这二者之间的一种电磁波,它既有显著的波动性,又有显著的粒子性。只要认清这一点,许多问题就会变得易于理解。认清事物的本质规律我们才能很好地利用它,我们不能把一头驴当马使,否则就会出现许多荒唐的错误。有人认为射频很复杂,有人认为很简单,就是这个道理。 [哲学启示] 电磁波由于看不见,摸不着,所以在很多人看来它很抽象。但考虑到世界是普遍联系的,尽管不同的事物也有许多不相同点,但找到它们之间的联系,就能获得认识抽象事物的“火眼金睛”。 二、电磁场基本方程 1.麦克斯韦方程 (电生磁。若电场变化,则磁场随之变化) (磁生电。若磁场变化,则电场随之变化) (磁力线是无始无终的封闭闭合曲线) (电力线出发和终止于自由电荷) 麦克斯韦方程的物理含义:变化的电场可以产生磁场,变化的磁场可以产生电场,这是电磁波可以脱离辐射体在空间存在的物理基础。 [思考] 自然界存在一些有趣的现象,尽管机理与电磁波不完全一致,但是其过程却可以帮助我们加深对我们问题的理解。请大家考虑一下,孩童吹肥皂泡时,肥皂泡能够

天线原理与设计 讲义

第八章 口径天线理论基础 在第七章以前我们讨论的是线状天线,其特点是天线呈直线、折线或曲线状,且天线的尺寸为波长的几分之一或数个波长。所构成的基本理论称之为线天线理论。既使是第七章的开槽缝隙天线,在分析时也是借助了缝隙天线的互补天线—金属线天线来分析。 在实际工作中,还将遇到金属导体构成的口径天线和反射面天线。有时我们统称为口面天线。它们包括:喇叭天线、透镜天线、抛物面天线、双反射面的卡塞格伦天线等。见P169图8-1。它们的尺寸可以是波长的十几到几十倍以上。 口面天线的分析模型如图8-1所示: 图8-1 口面天线的分析模型 S ′为天线金属导体面,为开口面,S S ′+构成一个封闭面,封闭面内有一源。 S 对这样一个分析模型,要求解空间某点p 处的电磁场E P 、H P 。它们可描述为由两部分组成:一部分是源的直达波,一部分是由天线导体面上感应电流产生的散射场。这种分析方法我们称之为面电流法。面电流法对反射面天线有效,它是分析反射面天线的方法之一。但是,面电流法对喇叭天线、波导口天线一类的口径天线无效,或者说处理很难。我们可采用口径场法。 口径场法步骤: 1、解内问题,即由场源求得口面上的场分布; 2、解外问题,即由口面上场分布求解远区辐射场。 由此可见,反射面天线也可用口径场法分析。 喇叭天线一类:口径场法; 反射面天线一类:口经场法,面电流法。(近似方法) 有的反射面天线如抛物环面,由于口径场不易确定,还只得用面电流法。 口径场法和面电流法都是近似的方法,它们只能求出口径面前方半空间的辐射场,口面后方半空间的场无法求得。实际上口面天线的外表面及口径边缘L 上均有感应电流。这部分电流就是对口面天线后向辐射的主要贡献。但通常的做法是采用几何绕射理论,求由边缘L 产生的绕射。 值得说明的是,口面天线的边缘绕射场与前方半空间的场相比是微不足道的。 如果采用口径场法,那么,现在的问题是:能否用口径天线口面上的场分布来确定天线辐射场?回答是肯定的,这就须由惠更斯—菲涅尔原理来说明。

天线原理与设计习题集解答-第2章

第二章 天线的阻抗 (2-1) 由以波腹电流为参考的辐射电阻公式:220 30 (,)sin r R d f d d π π ?θ?θθ?π = ? ? 计算对称半波天线的辐射电阻。(提示:利用积分201cos ln(2)(2)x dx C Ci x πππ-=+-?,式中,0.577, 023.0)2(-=πCi ) 解:半波振子天线的辐射方向图函数为 cos(cos ) 2(,)sin f π θθ?θ =, 则 2222000cos (cos )301cos(cos )2sin 60(cos )sin 2(1cos ) r R d d d ππππθπθ?θθθπθθ+==--??? 011130()[1cos(cos )](cos )21cos 1cos d ππθθθθ=+++-? 01cos(cos )1cos(cos )15[](cos )1cos 1cos d ππθπθθθθ++=++-? 01cos[(1cos )]1cos[(1cos )]15(cos )1cos 1cos d ππθπθθθθ -+--=++-? 1cos[(1cos )] 15[(1cos )](1cos )d ππθπθπθ-+=++? 01cos[(1cos )]15[(1cos )](1cos )d ππθπθπθ--+--? 20 1cos 215x dx x π -=?? 30[ln(2)(2)]C Ci ππ=+- 73.1()=Ω (2-2) 利用下式求全波振子的方向性系数 r R f D ) ,(120),(2?θ?θ= , θβθβ?θsin cos )cos cos(),( -=f 若全波振子的效率为5.0=a η,求其最大增益的分贝数和3/πθ=时的方向性系数。 解:(1) 求增益(即最大辐射方向上的方向性系数与效率的积) 全波振子半长度为/2l λ=,则 cos(cos )1()sin f πθθθ +=,max /2()|2f f θπθ===,199r R =Ω 2 max 1201204 2.41199 r f D R ?=== 0.5 2.41 1.205A G D η=?=?= (0.8)

无线网络WiFi天线原理

无线网络WiFi天线原理 1.7.2 高增益栅状抛物面天线 从性能价格比出发,人们常常选用栅状抛物面天线作为直放站施主天线。由于抛物面具有良好的聚焦作用,所以抛物面天线集射能力强,直径为 1.5 m 的栅状抛物面天线,在900兆频段,其增益即可达 G = 20dBi。它特别适用于点对点的通信,例如它常常被选用为直放站的施主天线。 抛物面采用栅状结构,一是为了减轻天线的重量,二是为了减少风的阻力。 抛物面天线一般都能给出不低于 30 dB 的前后比,这也正是直放站系统防自激而对接收天线所提出的必须满足的技术指标。 1.7.3 八木定向天线 八木定向天线,具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。因此,它特别适用于点对点的通信,例如它是室内分布系统的室外接收天线的首选天线类型。 八木定向天线的单元数越多,其增益越高,通常采用 6 - 12 单元的八木定向天线,其增益可达 10-15dBi。 1.7.4 室内吸顶天线 室内吸顶天线必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。 现今市场上见到的室内吸顶天线,外形花色很多,但其内芯的购造几乎都是一样的。这种吸顶天线的内部结构,虽然尺寸很小,但由于是在天线宽带理论的基础上,借助计算机的辅助设计,以及使用网络分析仪进行调试,所以能很好地满足在非常宽的工作频带内的驻波比要求,按照国家标准,在很宽的频带内工作的天线其驻波比指标为VSWR ≤ 2 。当然,能达到VSWR ≤ 1.5 更好。顺便指出,室内吸顶天线属于低增益天线, 一般为G = 2 dBi。 1.7.5 室内壁挂天线 室内壁挂天线同样必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。 现今市场上见到的室内壁挂天线,外形花色很多,但其内芯的购造几乎也都是一样的。这种壁挂天线的内部结构,属于空气介质型微带天线。由于采用了展宽天线频宽的辅助结构,借助计算机的辅助设计,以及使用网络分析仪进行调试,所以能较好地满足了工作宽频带的要求。顺便指出,室内壁挂天线具有一定的增益,约为G = 7 dBi。 2 电波传播的几个基本概念 目前GSM和CDMA移动通信使用的频段为: GSM:890 - 960 MHz, 1710 - 1880 MHz CDMA: 806 - 896 MHz 806 - 960 MHz 频率范围属超短波范围;1710 ~1880 MHz 频率范围属微波范围。 电波的频率不同,或者说波长不同,其传播特点也不完全相同,甚至很不相同。 2.1 自由空间通信距离方程 设发射功率为PT,发射天线增益为GT,工作频率为f . 接收功率为PR,接收天线增益为GR,收、发天线间距离为R,那么电波在无环境干扰时,传播途中的电波损耗 L0 有以下表达式: L0 (dB) = 10 Lg( PT / PR ) = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB) [ 举例] 设:PT = 10 W = 40dBmw ;GR = GT = 7 (dBi) ; f = 1910MHz 问:R = 500 m 时, PR = ? 解答: (1) L0 (dB) 的计算 L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)

GSM手机外置天线的原理及制做

GS M 手机外置天线的原理及制做 班万荣 (华宇科技(南京)有限公司 江苏南京 210003) 摘 要:手机在人们的生活中起着越来越重要的作用,而手机在发送接收信号时性能的好坏,一定成度上取决于射频电路天线部分的设计。介绍了GS M 频段手机外置天线的原理和电气特性要求,及依据天线工作原理工厂对手机天线的检验方法。 关键词:外置天线;EGS M ;DCS 中图分类号:TN 929153 文献标识码:B 文章编号:1004373X (2005)0110503 Pr i nc iple and M ak i ng of GS M M ob ile Phone Exposed An tenna BAN W an rong (A ri m a Techno l ogy (N anjing )Co 1L td 1,N anjing ,210003,Ch ina ) Abs tra c t :M ob ile phone is mo re and mo re i m po rtan t in peop le ′s living ,and the perfo rm ance of mob ile phone tran s m itting and receiving signal is determ ined by design of an tenna part of R F circu it in som e respects 1In th is paper p rinci p le and electric characteristic dem and of GS M mob ile phone expo sed an tenna is in troduced ,and in specti on of mob ile phone an tenna acco rding its w o rk p rinci p le is also to ld 1 Ke yw o rds :expo sed an tenna ;EGS M ;DCS 收稿日期:20040920 1 GS M 手机外置天线的原理 手机天线对整个手机来说是一颗机构电子料,他的外观同工业设计有关系。这里着重讲述手机外置(expo sed )天线电气方面的原理及制做。 当电能量加到并联谐振网络上时,并联谐振网络就会向外发射一定频率F =1 2ΠL C 的电磁波。当并联谐振网络处在电磁场中,他会产生一定频率F =1 2ΠL C 的电能量,且频率F 与电磁波频率一致时,产生电能量相对最大。手机天线就是运用这样的电气原理,为了更好地发送和接收电磁波,将并联谐振回路中的电容两个板极打开,以电感为振子。电容性以分布容性实现,因中国的全球通波段和欧洲一致,EGS M (低发高收880 ~915M H z 及925~960M H z )加DCS (发1710~1785M H z ,收1805~1885M H z ),总对天线来说要求D ual Band (880~960 M H z ,1710 ~1880M H z )。故电感为一个有两种疏密度的线圈,以满足两波段频率发送接收的需要。 图1  若是做三频天线,因PCS 频段与DCS 频段接近,只需在DCS 频段上扩展就可以。调节手机天线电气性能时, 需要一只最终定型的手机(所有其他部件不再会改变)制作手机天线测试工具,在其天线连接的部位引1根钢管线出来安装S M A 头。通过接校准过单端口S 11参数的矢量网络分析仪A ginlent 8753来显示天线在两个频段的S 11特性,应该在有用频段内小于-10dB ,测试时周围不应该有金属反射面,有些厂商EGS M 频段做不到小于-10dB ,那最低要求也要做到小于-8dB 。 若满足不了S 11特性,就要通过改变线圈的长度和疏密度及手机内部PCB 板匹配网络来满足S 11参数特性。参数达标后,将线圈固定并拍照记录下线圈的长度和疏密度,使之可用以大量生产,并记录下匹配网络各被动器件参数用于手机内部PCB 板匹配网络制作。若是翻盖手机, S 11在闭合和打开时都满足所测标准,主要考察打开时的S 11。S 11与V S W R 有对应换算关系。调好S 11后,还要 测其增益与方向性,这就要求在3D 或2D cham ber 里测试,绘出图形,再换算成理论要求平均增益,接近于0dB 。但实际做不到,一般要求EGS M 频段不小于-1dB ,DCS 频段不小于-2dB 。内置天线更低为-4dB ,另外SA R 测试也要达标,这要求在专用的SA R 实验室测试(实验室必须具有国际认证资格)目前国家并没有做强制要求。 因为要做到电气性能达标,线圈必须大于一定长度,所以天线外露出机壳的部分必须大于1614mm ,但是把线圈缩入机壳内的除外。除装配合格外,手机外置天线要做落甩实验,直板机从高度为115m 落下,折叠机为112m 。经落甩后机构电气性能都不能改变。 5 01《现代电子技术》2005年第1期总第192期 电子技术应用

一些天线基本知识

一些天线基本知识 一、电磁波产生的基本原理 按照麦克斯韦电磁场理论,变化的电场在其周围空间要产生变化的磁场,而变化的磁场又要产生变化的电场。这样,变化的电场和变化的磁场之间相互依赖,相互激发,交替产生,并以一定速度由近及远地在空间传播出去。 周期性变化的磁场激发周期性变化的电场,周期性变化的电场激发周期性变化的磁场。 电磁波不同于机械波,它的传播不需要依赖任何弹性介质,它只靠“变化电场产生变化磁场,变化磁场产生变化电场”的机理来传播。 当电磁波频率较低时,主要籍由有形的导电体才能传递;当频率逐渐提高时,电磁波就会外溢到导体之外,不需要介质也能向外传递能量,这就是一种辐射。在低频的电振荡中,磁电之间的相互变化比较缓慢,其能量几乎全部反回原电路而没有能量辐射出去。然而,在高频率的电振荡中,磁电互变甚快,能量不可能反回原振荡电路,于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。 根据以上的理论,每一段流过高频电流的导线都会有电磁辐射。有的导线用作传输,就不希望有太多的电磁辐射损耗能量;有的导线用作天线,就希望能尽可能地将能量转化为电磁波发射出去。于是就有了传输线和天线。无论是天线还是传输线,都是电磁波理论或麦克斯韦方程在不同情况下的应用。 对于传输线,这种导线的结构应该能传递电磁能量,而不会向外辐射;对于天线,这种导线的结构应该能尽可能将电磁能量传递出去。不同形状、尺寸的导线在发射和接收某一频率的无线电信号时,效率相差很多,因此要取得理想的通信效果,必须采用适当的天线才行!研究什么样结构的导线能够实现高效的发射和接收,也就形成了天线这门学问。

高频电磁波在空中传播,如遇着导体,就会发生感应作用,在导体内产生高频电流,使我们可以用导线接收来自远处的无线电信号。 二、天线 在无线通信系统中,需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波,或者将无线电波转换为导波能量,用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。发射机所产生的已调制的高频电流能量(或导波能量)经馈线传输到发射天线,通过天线将转换为某种极化的电磁波能量,并向所需方向出去。到达接收点后,接收天线将来自空间特定方向的某种极化的电磁波能量又转换为已调制的高频电流能量,经馈线输送到接收机输入端。 综上所述,天线应有以下功能: 1.天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统,其次要求天线与发射机或接收机匹配。 2.天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上,或对确定方向的来波最大限度的接受,即方向具有方向性。 3.天线应能发射或接收规定极化的电磁波,即天线有适当的极化。 4.天线应有足够的工作频带。 这四点是天线最基本的功能,据此可定义若干参数作为设计和评价天线的依据。 把天线和发射机或接收机连接起来的系统称为馈线系统。馈线的形式随频率的不同而分为又导线传输线、同轴线传输线、波导或微带线等。所以,所谓馈线,实际上就是传输线。 天线的电参数 天线的基本功能就是能量转换和定向辐射,所谓天线的电参数,就是能定量表征其能量转换和定向辐射能力的量。 1. 天线的方向性

相关文档
相关文档 最新文档