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可重构天线

Recon?gurable Aperture Coupled Planar Antenna Array at2.3GHz

M.F.Jamlos1,T.A.Rahman2,M.R.Kamarudin2,M.T.Ali2,M.N.Md Tan2,and P.Saad3 1Faculty of Computer and Communication Engineering,University of Malaysia Perlis(Unimap),Malaysia 2Wireless Communication Center(WCC),University of Technology Malaysia(UTM),Malaysia

3Faculty of Computer Science and Information System(FSKSM)

University of Technology Malaysia(UTM),Malaysia

Abstract—Recon?gurability in an antenna system is a desired characteristic that has been

the focus of much interest in recent years.This paper describes the concept of recon?gurable

antenna and how advances in switch technology have made these designs https://www.wendangku.net/doc/ba5890072.html,plete

design of the radiating patches,diode switches and biasing circuitry are also discussed.The

structure of modi?ed corporate-feed network is used to realize the array antenna consisting of16

elements of rectangular patches at2.3GHz.The antenna patches through deployment of4PIN

diodes switches at the feeding lines enabled the radiation pattern to be altered with respect to the

beam shaping characteristics.While the planar arrays design making it more feasible for other

antenna performances to be enhanced.The resistance for OFF and ON states of PIN diodes

could strongly a?ect the performance of antenna.Hence,in order to improve the performance

of the antenna,aperture coupled con?guration is used to boost the antenna gain and directivity.

The slot’s geometry of aperture coupled antenna is stressed out as it determines the amount of

coupling to the patches from feeding lines of the antenna.It is shown through simulations and

measurements that4types of radiation pattern of the antenna can be well recon?gured by turning

the diode switches on and o?.The gain,directivity,beamwidth,e?ciency and return loss are

also changed.The proposed antenna,aperture coupled microstrip antenna array with quadratic

slots,Q-ACMAA strengthen the level of coupling to the patches from feeding line with almost

50%of e?ciency.Good agreement between the simulations and measurements were obtained.

These results extend the validity of the analysis and will be useful for applications involving this

type of recon?gurable antenna.

1.INTRODUCTION

Wireless communication systems have experienced a signi?cant increased in the number of antennas applications.A single recon?gurable antenna could be delivered the same functionality of more than one conventional single purpose systems.Existing microstrip array antenna has been widely used in recon?gurable technology owing to their distinct advantages such as costing and less complexity.

However point-to-point,some applications required an antenna that has a better gain(dB)and directivity(dBi).

E?orts have been specialized to the e?ciency enhancement of microstrip antennas,and many techniques have been proposed[9].But with the quadratic slots of ACMAA,the antenna has almost50%e?ciency compared to30%of traditional microstrip antenna.However,the proposed recon?gurable microstrip antenna,Q-ACMAA makes the isolation between co-polarization and cross-polarization on E plane are at acceptable level(>20dB).When the isolation is higher,the gain and directivity is also getting better.

In[5],switching mechanisms are utilized to alter the current paths and provide pattern recon?g-urable behavior.Deployment of RF switch technology to actively change the operating beamwidth of an antenna is also investigated.Works presented in this paper analyze a comprehensive investi-gation of recon?gurable with a primary focus on controlling radiation pattern.

2.ANTENNA DESIGN

An aperture coupled microstrip antenna utilizes three layers of metallization and two dielectric substrates,making it feasible for implementation using multilayer technology.The radiating patch is printed on the top(antenna)substrate,while a microstrip feeding lines is printed on the bottom (feed)substrate.A small non resonant aperture in the ground plane couples the patch to the feeding lines.To form a uniform monolithic structure,both the upper and lower substrates are composed of FR4(relative permittivity=4.7,loss tangent=0.019)dielectric layer.FR4also have the advantages of low cost and good reproducibility.

Figure1:Detail geometry of ACMAA with transparency mode of the feeding line.S m=8.5,L m=21, W s=20,W=40,W m=3,L=22,L s=1.2,?X=30,?Y=38all in mm.

(a) (b)

Figure2:16patches of aperture-coupled antenna array.(a)Back layer.(b)Front layer.

Figure3:Schematic of RF PIN Diodes biasing circuit.

2.1.Aperture-coupled Planar Antenna Array

The fabricated structure of quadratic ACMA array(Q-ACMAA)is shown in Figure3.Since all layers adhere to conformal printed circuit technology,fabrication is thus made simple.However, alignment between layers and correct selection of aperture size and position will be critical in controlling the antenna’s impedance[8].The natural existence of small gaps in between the layers of dielectric laminates can signi?cantly alter the input impedance values.

2.2.Quadratic Aperture Design

The aperture is one of the most important parts in the aperture coupled structure.It determines the amount of coupling to the patches from feeding lines of the antenna[5].The dimensions of the aperture also in?uence the resonant frequency of the structure and the amount of the undesired radiation in the back direction.The quadratic slot has less surface impedance and higher in term of admittance and conductance as shown in Figure4.It means almost all of the induced current and power from the source is delivered to the radiating patches.

3.SWITCHING TECHNOLOGY OF RECONFIGURABLE Q-ACMAA

The PIN diode switch is a popular in microwave circuit applications due to its fast switching times and relatively high current handling capabilities.Moreover,The PIN diode can operate at speeds orders of magnitude faster than mechanical switches.Switching speeds of less than100ns are typical.Forward biasing the diode introduces electron-hole pairs into the intrinsic region.When this is happen,the pin diode currently acting like a closed switch(ON).Referring to Figure3,each sector consists of1pin diode,2capacitors and2inductors.Each of pin diodes is placed between 2capacitors.The inductors are inserted after the DC supply power and before grounding at the output ports.

When DC is supplied through the input ports,the RF choke which is a?xed inductor primarily intended to choke o?alternating current(AC)and radio frequency(RF)from?ows into the feeding lines.Meanwhile,the capacitors functions as a devices allowing the AC to?ow but at the same time blocking the direct current(DC).The DC will stop?owing when the capacitor has fully charged within a seconds.In recon?gurable technology,a biasing circuit is crucial in order to control the ON/OFF stage of PIN diode switches as shown in Figure3.When the?rst switch is ON,it means 1switch has been activated while when the?rst and second switches are ON simultaneously,it means2switches has been activated and so on.

4.RESULT AND DISCUSSION

4.1.S-parameter

Figure4shows the measured and simulated return losses of the optimized ACMAA and TLAA.As for the recon?gurable purpose,the RL parameter of the same feeding lines with a di?erent number of activated PIN diodes switches are also presented.The RLs were better than10dB for almost cases,shows that a good impedance matching has been achieved in both designs.The coupling

(a) (b)

Figure4:The return loss of recon?gurable ACMAA at2.3GHz.(a)Simulations.(b)Measurements.

mechanism in Q-ACMAA is critical and serves as the main mechanism of operation.It is easily a?ected by external elements,especially when working in a practical environment[3].Buried lines in Q-ACMAA which has a non-contacting feeds help to minimize spurious radiation.

4.2.Radiation Characteristics

Figure5displayed a co-polar and cross-polar of recon?gurable Q-ACMAA on E plane.The higher the isolation is,the better its gain and directivity values produced[8].It is also shown in Table1 that the recon?gurable Q-ACMAA has better e?ciencies(η)which are in the averaged magnitude of60%.In terms of gain and directivity,the simulated recon?gurable Q-ACMAA values of each case produced slightly larger value as compared to measured.Figure6is a proof of slight losses when the antennas are operated in practice.The measured radiation patterns,in Figure6(b),show very good agreement with the simulation but slightly lean to the right.

(a) (b)

Figure5:Simulation of recon?gurable Q-ACMAA E-plane polar and cross-polar radiation pattern.(a)1 switch.(b)2switches.(c)3switches.(d)4switches.

Table1:The directivity,gain and isolation of recon?gurable of Q-ACMAA.

Feeding technique

Number of

activated switch

Directivity

(dBi)

Gain

(dB)

E plane

Return loss

(dB)

Isolation

(dB)

polarization

(dB)

Cross

polarization

(dB)

Q-ACMAA 110 4.8526.36 4.45?21.91?12.57 214.37.223.347.2?16.135?13.9 314.27.6825.287.68?17.604?16.87 417.211.8726.5911.87?14.718?30.07

Simulations of ACMAA Measurements of ACMAA

(a) (b)

Figure6:The radiation patterns of recon?gurable Q-ACMAA at2.3GHz.(a)Simulations.(b)Measure-ments.

5.CONCLUSION

The quadratic aperture coupled microstrip antenna array,Q-ACMAA is investigated to be applied in recon?gurable application.Quadratic slots had proven to strengthen the level of coupling between the patches and feeding line.

The gain(dB)becomes higher as isolation makes higher.Indirectly,it has better in term of e?ciencies(η)which are in the averaged magnitude of50%.The experimental show very good agreement with simulations which the radiation patterns are formed successfully with respect to the beam shaped characteristics.With higher gain(dB),it obviously shown that the recon?gurable Q-ACMAA would be greatly suitable for any recon?gurable application.

ACKNOWLEDGMENT

The authors would like to thank to everyone for their helps and supports in completing this project especially to Wireless Communication Center(WCC),University of Technology Malaysia(UTM) and University of Malaysia Perlis(Unimap).

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方向图可重构天线及其相控阵研究详细教程

方向图可重构天线及其相控阵研究详细教程 1 引言可重构天线的概念最早是在1983年的专利FrequencyAgile，PolarizaTIon Diverse Microstrip Antennas and Frequency Scanned Arrays中提出的。按照其重构功能，主要可分为频率可重构天线和方向图可重构天线。频率可重构天线可以改变工作频率，而使方向图基本保持不变；方向图可重构天线则可以重构辐射方向图，而保持频率稳定，从而一个天线具有了多个天线的功能。将方向图可重构天线运用于天线阵列时，可以通过改变单元的波束方向，使不同单元的波束方向都集中于某个方向而提供更高的阵列增益；也可以将其运用于无线通信系统，通过改变波束方向，使信号对准需要通信的用户，或避开干扰源等，从而提高信号质量。因此可重构天线仍然是目前天线领域的研究热点。众所周知，八木天线有着很好的方向性，在测向和远距离通信方面有着良好的应用。微带贴片天线体积小，重量轻，剖面低，可以与载体共形，且制造简单成本低。将微带贴片与八木天线相结合，就可以构成微带矩形贴片八木天线和微带振子天线。在微带振子上安装开关，改变寄生振子的长度，构成了一种方向图可重构的微带八木天线。通过在微带贴片上进行槽加载，并引入开关，就构成了矩形贴片的可重构八木天线。三角形微带贴片天线与矩形微带贴片天线具有类似的场结构和谐振频率，但贴片的面积却相对较小，在实际应用中可以满足天线贴片小型化等某些特殊的性能要求。本文用三角形贴片作为八木天线单元，构成了一种方向图可重构天线。通过在寄生贴片上蚀刻简单的矩形槽，并安装开关，实现了天线辐射方向图朝三个不同方向偏转。与文献中提出的矩形贴片结构的八木天线相比，槽的结构更简单，且开关数量更少。 2 天线的设计天线的结构如图1所示，三角形贴片的可重构八木天线的阵元由三个三角形贴片顺向放置在同一条直线上构成。中间稍大一些的三角形贴片作为激励元，通过同轴探针馈电，两个相同但尺寸较小的三角形贴片分别放置在两侧，作为寄生元。在两个寄生元贴片上的相同位置都蚀刻了一个矩形缝隙，并在矩形缝隙的中间安装了一个开关。可以通过改变开关的状态来改变寄生贴片上表面电流的分布，最终实现天线辐射方向图的重构。天线的介质基片的尺寸为3417mm，介质板的厚度取0.76mm，相对介电常数为2.94。三

天线的主要性能指标和相关知识(1)

天线的主要性能指标 1、方向图：天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。以发射天线为例，从不同角度方向辐射出去的功率或场强形成的图形。一般地，用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图，分为水平面方向图和垂直面方向图。平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图；垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图。描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度，在天线辐射功率分布在主瓣最大值的两侧，功率强度下降到最大值的一半（场强下降到最大值的0.707倍，3dB衰耗）的两个方向的夹角，表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度。一般地，GSM定向基站水平面半功率波瓣宽度为65°，在120°的小区边沿，天线辐射功率要比最大辐射方向上低9-10dB。 2、方向性参数不同的天线有不同的方向图，为表示它们集中辐射的程度，方向图的尖锐程度，我们引入方向性参数。理想的点源天线辐射没有方向性，在各方向上辐射强度相等，方向是个球体。我们以理想的点源天线作为标准与实际天线进行比较，在相同的辐射功率某天线产生于某点的电场强度平方E2与理想的点源天线在同一点产生的电场强度的平方E02的比值称为该点的方向性参数D=E2/E02。 3、天线增益增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数，但两者又不尽相同。增益是在同一输出功率条件下加以讨论的，方向性系数是在同一辐射功率条件下加以讨论的。由于天线各方向的辐射强度并不相等，天线的方向性系数和增益随着观察点的不同而变化，但其变化趋势是一致的。一般地，在实际应用中，取最大辐射方向的方向性系数和增益作为天线的方向性系数和增益。另外，表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。 4、入阻输入阻抗输抗是指天线在工作频段的高频阻抗，即馈电点的高频电压与高频电流的比值，可用矢量网络测试分析仪测量，其直流阻抗为0Ω。一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω。 5、驻波比由于天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗不可能完全一致，会产生部分的信号反射，反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波，其相邻的电压最大值与最小值的比即为电压驻波比VSWR。假定天线的输入功率P1，反射功率P2，天线的驻波比VSWR=（+）/（-）。一般地说，移动通信天线的电压驻波比应小于1.5，但实际应用中VSWR应小于1.2。 6、极化方式根据天线在最大辐射（或接收）方向上电场矢量的取向，天线极化方式可分为线极化，圆极化和椭圆极化。线极化又分为水平极化，垂直极化和±45o极化。发射天线和接收天线应具有相同的极化方式，一般地，移动通信中多采用垂直极化或±45o极化方式。 7、双极化天线隔离度双极化天线有两个信号输入端口，从一个端口输入功率信号P1dBm，从另一端口接收到同一信号的功率P2dBm之差称为隔离度，即隔离度=P1-P2。移动通信基站要求在工作频段内极化隔离度大于28dB。±45o双极化天线利用极化正交原理，将两副天线集成在一起，再通过其他的一些特殊措施，使天隔离度大于30dB。

可重构天线研究

可重构天线设计近年来，无线通信技术得到飞速发展，系统对天线性能的要求越来越高。大容量、多功能、超宽带是目前无线通信系统发展的重要方向，为了提高系统容量，下一代无线通信将更多的考虑采用MIMO技术。MIMO技术指的是利用多个发射天线和多个接收天线进行无线传输的技术，在分集技术出现后多径效应在MIMO 系统中作为一个有利因素被加以利用，从而改善了每一个用户的服务质量及提高了频谱利用率。但是，随着使用天线数目的增加，通信系统的整体成本和重量也随之增加，而且会带来电磁兼容方面的问题，使得MIMO技术实现的复杂度和成本大幅度增高，不能充分发挥其技术优势。技术相对成熟的相控阵天线又存在馈电网络复杂、需增加移相器以及由此造成的高成本和高技术难度等缺点。可重构天线在这种背景下应运而生。可重构天线就是采用同一个天线或天线阵，通过引入开关器件控制天线的辐射结构来实现工作模式的转换，使其具有多个天线的功能。这种天线能够根据应用需求改变其关键特性参数，如工作频率、辐射方向图、极化方式、雷达散射截面和输入阻抗等，具有不用人工干预，便于控制等特点。可重构天线为天线技术的发展带来了一次革命，为提高无线通信系统容量、扩展系统功能、增加系统工作带宽、实现软件无线电等方面提供重要的技术保障，将对无线通信技术带来深远的影响。可重构天线按照功能可分为频率可重构天线、方向图可重构天线、频率和方向图同时可重构天线、极化可重构天线等。方向图是天线的一个重要特性，在军民用雷达、智能武器制导、无线通信等系统中要求天线具有方向图可控性，因此，方向图可重构天线是可重构天线研究的重要方向。 1可重构天线基本原理天线设计是一个很复杂的电磁问题, 虽然天线的种类形形色色, 但其本质归根到底就是设计一个具有特定电流分布的辐射体。天线所要求的各个参数都是由其辐射体或包围辐射体的封闭面上的电流分布决定的。可重构天线作为一种新型的天线, 之所以可以重构天线的参数、具有可切换的不同的工作模式, 其本质也就是通过改变天线的结构进而改变天线的电流分布来实现的。因此, 可重构天线的设计需要高效的电磁分析手段, 而不是等同于多个传统天线的简单叠加。目前在可重构天线设计的电磁分析中广泛使用的方法有: 时域有限差分法( FDTD) 、

天线和频率波长关系

天线和频率波长关系 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-

4.很多缩短型天线，比如大家常说的烟屁苗子，是用加感的方式来缩短长度，实际上把里面一圈一圈的线材拉直，长度也接近波长的1/4或者5/8。当然也有用其他技术手段、设计思想制作的缩短天线，但现在在业余领域还没有效果太好的产品。 5.我们使用的U段和V段都有一个比较宽的范围，U段从430到440，有10MHz 的宽度，V段从144到146有2M的宽度，而天线的最佳点（也就是长度和波长最匹配的频率点）理论上就在某一个频率上。保持在整个频率范围内都有比较好的特性，这就是天线好坏的一个重要特征。 6.如果你常用的某个频点，天线的特性不好（比如驻波较大），可以通过修剪天线来进行调试。修剪工作一定要由有经验的人士在仪器的帮助下完成。这个道理就不用多讲了。

7.国产天线的性能不一定就比进口天线的性能差，但国产天线的一致性不好，碰到好的就特别好，碰到不好就算倒霉，呵呵，当然修剪一下还是可以用的。 8.天线对通连的效果是至关重要的，一副好的天线可以让你用比别人低得多的发射功率把信号送到同样远的地方，或者说，用同样的功率，一副好天线可以把信号送到更远的地方。

天线的发射角与嗽叭直径及频率的关系

波段名称频率范围波长范围 L波段 1 - 2 GHz 300.00 - 150.00 mm S波段 2 - 4 GHz 150.00 - 75.00 mm C波段 4 - 8 GHz 75.00 - 37.50 mm X波段8 - 12 GHz 37.50 - 25.00 mm Ku波段12 - 18 GHz 25.00 - 16.67 mm K波段18 - 27 GHz 16.67 - 11.11 mm Ka波段27 - 40 GHz 11.11 - 7.50 mm Q波段30 - 50 GHz 10.00 - 6.00 mm U波段40 - 60 GHz 7.50 - 5.00 mm V波段50 - 75 GHz 6.00 - 4.00 mm E波段60 - 90 GHz 5.00 - 3.33 mm W波段75 - 110 GHz 4.00 - 2.73 mm F波段90 - 140 GHz 3.33 - 2.14 mm D波段110 - 170 GHz 2.73 - 1.76mm 天线的发射角与嗽叭直径及频率的关系智能雷达物位计与高频雷达物位计都属于非接触式测量，微波信号通过天线发射与接收。天线可以有各种类型：绝缘棒式、锥形嗽叭式、抛物面式。绝缘棒天线通常用聚四氟乙烯、聚丙烯等高分子材料制成，耐腐蚀性能较好，可用于强酸、碱等介质。但微波发射角较大(约30°)，对于罐内结构较复杂的情况，干扰回波会较多，有时调试较复杂。

6.3GHz智能雷喇叭天线与26GHz嗽叭直径及频率的对比见下表：微波频率 6.3GHz C 波段26GHz K 波段天线尺寸/mm φ96 φ146 φ196 φ242 φ46 φ76 φ96 φ121 波束角（°） 30 20 16 14 18 2 8 6 在同频率下，锥形喇叭直径越大，发射角越小。抛物面天线发射角最小，约4°,但天线尺寸更大。如果用C波段，直径达φ242，开孔尺寸要≥250mm，安装使用不太方便。发射角小，微波能量集中，可测较远距离(或较低介电常数的物料，也能有较强回波)，由于波束范围小，干扰回波少，可以测量较狭的料仓

天线的基础知识

天线的基础知识(2009-05-17 22:14:38) 1 天线工作原理及作用是什么？天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电滋波转换为高频电流。 2 天线有多少种类？天线品种繁多，主要有下列几种分类方式：按用途可分为基地台天线（base station antenna）和移动台天线（mobile portable antennas），还有就是手持对讲机用的天线（handhold transceiver antennas)。基地电台俗称棒子天线；车载天线俗称苗子；手台天线由于绝大部分是橡胶外皮的因此俗称橡胶天线或橡胶棒儿。按工作频段可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波。按其方向可划分为全向和定向天线。 3 如何选择天线？天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在选择天线时必须首先注重其性能。具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。因此，用户在选择天线时最好向厂家联系咨询或在往上对比分析其技术指标。 4 什么是天线的增益？增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远，一般基地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。 5 什么是电压驻波比？天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波，其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比，它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比小于1.5，在工作频点的电压驻波比小于1.2，电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通

天线和频率(波长)关系

屁苗子，是用加感的方式来缩短长度，实际上把里面一圈一圈的线材拉直，长度也接近波长的1/4或者5/8。当然也有用其他技术手段、设计思想制作的缩短天线，但现在在业余领域还没有效果太好的产品。 5.我们使用的U段和V段都有一个比较宽的范围，U段从430到440，有10MHz的宽度，V段从144到146有2M的宽度，而天线的最佳点（也就是长度和波长最匹配的频率点）理论上就在某一个频率上。保持在整个频率范围内都有比较好的特性，这就是天线好坏的一个重要特征。 6.如果你常用的某个频点，天线的特性不好（比如驻波较大），可以通过修剪天线来进行调试。修剪工作一定要由有经验的人士在仪器的帮助下完成。这个道理就不用多讲了。 7.国产天线的性能不一定就比进口天

线的性能差，但国产天线的一致性不好，碰到好的就特别好，碰到不好就算倒霉，呵呵，当然修剪一下还是可以用的。 8.天线对通连的效果是至关重要的，一副好的天线可以让你用比别人低得多的发射功率把信号送到同样远的地方，或者说，用同样的功率，一副好天线可以把信号送到更远的地方。

天线工作原理与主要参数

天线工作原理与主要参数一、天线工作原理与主要参数
天线是任何一个无线电通信系统都不可缺少的重要组成部分。合理慎重地选用天线，可以取得较远的通信距离和良好的通信效果。 (一)天线的作用
各类无线电设备所要执行的任务虽然不同，但天线在设备中的作用却是基本相同的。任何无线电设备都是通过无线电波来传递信息，因此就必须有能辐射或接收电磁波的装置。所以，天线的第一个作用就是辐射和接收电磁波。当然能辐射或接收电磁波的东西不一定都能用来作为天线。例如任何高频电路，只要不是完全屏蔽起来的，都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波，或者从周围空间或多或少地接收到电磁波。但是，任意一个高频电路并不一定能作天线，因为它辐射和接收电磁波的效率很低。只有能够有效地辐射和接收电磁波的设备才有可能作为天线使用。天线的另一个作用是”能量转换”。大家知道，发信机通过馈线送入天线的并不是无线电波，收信天线也不能直接把无线电波送入收信机，这里有一个能量的转换过程，即把发信机所产生的高频振荡电流经馈线送入天线输入端，天线要把高频电流转换为空间高频电磁波，以波的形式向周围空间辐射。反之在接收时，也是通过收信天线把截获的高频电磁波的能量转换成高频电流的能量后，再送给收信机。显然这里有一个转换效率问题。天线增益越高，则转换效率就越高。 (二)天线的分类
天线的形式繁多，按其用途可以分为发信天线和收信天线；按使用波段可以分为长、中、短、超短波天线和微波

天线、微带天线等。此外，我们还可按其工作原理和结构来进行分类。
为便于分析和研究天线的性能，一般把天线按其结构形式分为两大类：一类是半径远小于波长的金属导线构成的线状天线，另一类是用尺寸大于波长的金属或介质面构成的面状天线。线状天线主要用于长、中、短波频段，面状天线主要用于厘米或毫米波频段；甚高频段一般以线状天线为主，而特高频段则线、面状天线兼用。线状天线和面状天线的基本工作原理是相同的。 (三)天线的工作原理
天线本身就是一个振荡器，但又与普通的LC振荡回路不同，它是普通振荡回路的变形。图1-9示出了它的演变过程。图中LC是发信机的振荡回路。如图1-9(a)所示，电场集中在电容器的两个极板之中，而磁场则分布在电感线圈的有限空间里，电磁波显然不能向广阔空间辐射。如果将振荡电路展开，使电磁场分布于空间很大的范围，如图1-9(b)、(c)所示，这就创造了有利于辐射的条件；于是，来自发信机的、已调制的高频信号电流由馈线送到天线上，并经天线把高频电流能量转变为相应的电磁波能量，向空间辐射，如图1-9(d)所示。
电磁波的能量从发信天线辐射出去以后，将沿地表面所有方向向前传播。若在交变电磁场中放置一导线，由于磁力线切割导线，就在导线两端激励一定的交变电压——电动势，其频率与发信频率相同。若将该导线通过馈线与收信机相连，在收信机中就可以获得已调波信号的电流。因此，这个导线就起了接收电磁波能量并转变为高频信号电流能量的作用，所以称此导线为收信天线。无论是发信天线还是收信天线，它们都属于能量变换器，“可逆性”是一般

基于电磁超材料的可重构天线研究

基于电磁超材料的可重构天线研究可重构天线是当今天线研究设计的前沿课题,与此同时,它也是未来无线通信和卫星通信等方面的绝佳候选。可重构天线的物理结构保持不变,通过使用电气、机械或者其他方法去改变其基本工作机理,这样天线的频率和辐射特性能够根据外部需求进行变化。可重构性使得单天线等价于具有固定功能的多天线系统。另一方面,包括左手材料(Left-handed Materials,LHMs)、频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)、电磁超表面(Metasurface,MS)以及电磁带隙结构(Electromagnetic Band Gap Structure,EBG)在内的电磁超材料被广泛应用于天线设计中。这些新型天线相对传统天线而言具有更好的性能。本文从电磁超材料和天线相结合的角度出发,根据实际应用需求设计了基于电磁超表面覆层的圆极化天线和极化可重构天线,基于矩形蘑菇型覆层的双频线极化天线和方向图可重构天线,基于电磁超材料的天线阵列以及基于高阻抗表面(High Impedance Surface,HIS)的频率可重构天线。本论文的主要工作具体如下:1.设计了一种基于电磁超表面覆层的宽带圆极化天线以用于C波段卫星通信,该天线由两部分组成:一部分是平面缝隙耦合天线;另一部分是由长方形贴片单元组成的周期阵列,这一部分可以看作是极化相关的电磁超表面覆层。该电磁超表面覆层用于调整天线的轴比以实现宽频带圆极化。而且所提出的天线具有紧凑结构(地板尺寸34.5×28 mm2)和0.07λ0(λ0为5.25 GHz所对应的自由空间波长)的低剖面。实验结果表明,该天线的-10 dB阻抗带宽从4.2 GHz到5.9 GHz,相对带宽

天线和频率(波长)关系

天线工作原理与主要参数

天线工作原理与主要参数、天线工作原理与主要参数＜BR天线是任何一个无线电通信系统都不可缺少的重要组成部分。合理慎重地选用天线，可以取得较远的通信距离和良好的通信效果。（一）天线的作用＜BR^类无线电设备所要执行的任务虽然不同，但天线在设备中的作用却是基本相同的。任何无线电设备都是通过无线电波来传递信息，因此就必须有能辐射或接收电磁波的装置。所以，天线的第一个作用就是辐射和接收电磁波。当然能辐射或接收电磁波的东西不一定都能用来作为天线。例如任何高频电路，只要不是完全屏蔽起来的，都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波，或者从周围空间或多或少地接收到电磁波。但是，任意一个高频电路并不一定能作天线，因为它辐射和接收电磁波的效率很低。只有能够有效地辐射和接收电磁波的设备才有可能作为天线使用。天线的另一个作用是”能量转换”。大家知道，发信机通过馈线送入天线的并不是无线电波，收信天线也不能直接把无线电波送入收信机，这里有一个能量的转换过程，即把发信机所产生的高频振荡电流经馈线送入天线输入端，天线要把高频电流转换为空间高频电磁波，以波的形式向周围空间辐射。反之在接收时，也是通过收信天线把截获的高频电磁波的能量转换成高频电流的能量后，再送给收信机。显然这里有一个转换效率问题。天线增益越高，则转换效率就越高。（二）天线的分类＜BR沃线的形式繁多，按其用途可以分为发信天线和收信天线；按使用波段可以分为长、中、短、超短波天线和微波天线、微带天线等。此外，我们还可按其工作原理和结构来进行分类。＜BR＞^便于分析和研究天线的性能，一般把天线按其结构形式分为两大类：一类是半径远小于波长的金属导线构成的线状天线，另一类是用尺寸大于波长的金属或介质面构成的面状天线。线状天线主要用于长、中、短波频段，面状天线主要用于厘米或毫米波频段；甚高频段一般以线状天线为主，而特高频段则线、面状天线兼用。线状天线和面状天线的基本工作原理是相同的。（三）天线的工作原理

天线基本参数

1 Reported by:Dr. Cliff Wang Date: JUL. 15, 2004 Introduction Course to Antenna 天線簡介

Contents 1.相關電磁學概念 2.天線的定義 3.天線電路參數 4.天線空間參數 5.各式天線

Telecommunication Passive Components 1.Antenna: transmitting/receiving signal Bluetooth , GSM (Dual band) , GPS 2.Diplexer : switching(separating) signal circuit 3.Fliter: selecting suitable signal Bluetooth , 4.Balun: distributing source signal into different circuits Bluetooth 5.Coupler: combining different circuits signal 6.VCO: voltage control oscillator 7.Inductor: LC resonant circuits 0402(1.8nH) Power Amplifier Antenna Connector Receiver VCO

Frequent Used Commercial Frequency

GSM Mobile Phone System Diagram PA Coupler APC GSM1800/TX GSM900/RX Front End Module I/O

天线和频率波长关系

天线的长短就是根据中心工作频率的波长来决定的: １、波长与频率的关系就是倒数关系,具体的计算公式就是:波长(单位:米)=３00/频率(单位:MHｚ)中心频率为１50MHｚ时,波长就就是2米,所以我们又把１５0ＭHz左右的信号称为2米波,而430MHz的波长就是0、7米,所以４30MHz左右的信号又被 2、天线的长短与波叫着７０厘米波。?? 长成正比,所以与频率成反比,频率越高,波长越短,天线也就可以做得越短。??3、天线的长度并不等于一个波长,往往就是１/４波长或者５/8波长,如果您购买的就是原装天线,您能在包装或说明书上瞧到类似这样的说明。为什么要用这样的长度,我以后再来介绍。 ?4、很多缩短型天线,比如大家常说的烟屁苗子,就是用加感的方式来缩短长度,实际上把里面一圈一圈的线材拉直,长度也接近波长的1/４或者5/8。当然也有用其她技术手段、设计思想制作的缩短天线,但现

在在业余领域还没有效果太好的产品。??5.我们使用的U段与V段都有一个比较宽的范围,U段从43０到４4０,有10MHz的宽度,V段从144到1４6有２M的宽度,而天线的最佳点(也就就是长度与波长最匹配的频率点)理论上就在某一个频率上。保持在整个频率范围内都有比较好的特性,这就就是天线好坏的一个重要特征。??６、如果您常用的某个频点,天线的特性不好(比如驻波较大),可以通过修剪天线来进行调试。修剪工作一? 定要由有经验的人士在仪器的帮助下完成。这个道理就不用多讲了。 ?７.国产天线的性能不一定就比进口天线的性能差,但国产天线的一致性不好,碰到好的就特别好,碰到不好就算倒霉,呵呵,当然修剪一下还就是可以用的。 ? 8、天线对通连的效果就是至关重要的,一副好的天线可以让您用比别人低得多的发射功率把信号送到同样远的地方,或者说,用同样的功率,一副好天线可以把信号送到更远的地方。

天线和频率波长关系

天线和频率波长关系集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

天线的长短是根据中心工作频率的波长来决定的： 1.波长和频率的关系是倒数关系，具体的计算公式是：波长（单位：米）=300/频率（单位：MHz）中心频率为150MHz时，波长就是2米，所以我们又把150MHz左右的信号称为2米波，而430MHz的波长是0.7米，所以430MHz左右的信号又被叫着70厘米波。 2.天线的长短和波长成正比，所以和频率成反比，频率越高，波长越短，天线也就可以做得越短。 3.天线的长度并不等于一个波长，往往是1/4波长或者5/8波长，如果你购买的是原装天线，你能在包装或说明书上看到类似这样的说明。为什么要用这样的长度，我以后再来介绍。 4.很多缩短型天线，比如大家常说的烟屁苗子，是用加感的方式来缩短长度，实际上把里面一圈一圈的线材拉直，长度也接近波长的1/4或者5/8。当然也有用其他技术手段、设计思想制作的缩短天线，但现在在业余领域还没有效果太好的产品。 5.我们使用的U段和V段都有一个比较宽的范围，U段从430到440，有10MHz的宽度，V段从144到146有2M的宽度，而天线的最佳点（也就是长度和波长最匹配的频率点）理论上就在某一个频率上。保持

在整个频率范围内都有比较好的特性，这就是天线好坏的一个重要特征。 6.如果你常用的某个频点，天线的特性不好（比如驻波较大），可以通过修剪天线来进行调试。修剪工作一定要由有经验的人士在仪器的帮助下完成。这个道理就不用多讲了。 7.国产天线的性能不一定就比进口天线的性能差，但国产天线的一致性不好，碰到好的就特别好，碰到不好就算倒霉，呵呵，当然修剪一下还是可以用的。 8.天线对通连的效果是至关重要的，一副好的天线可以让你用比别人低得多的发射功率把信号送到同样远的地方，或者说，用同样的功率，一副好天线可以把信号送到更远的地方。

天线和频率波长关系

天线和频率波长关系 Ting Bao was revised on January 6, 20021

天线的长短是根据中心工作频率的波长来决定的： 1.波长和频率的关系是倒数关系，具体的计算公式是：波长（单位：米）=300/频率（单位：MHz）中心频率为150MHz 时，波长就是2米，所以我们又把150MHz 左右的信号称为2米波，而430MHz的波长是米，所以430MHz左右的信号又被叫着70厘米波。 2.天线的长短和波长成正比，所以和频率成反比，频率越高，波长越短，天线也就可以做得越短。 3.天线的长度并不等于一个波长，往往是1/4波长或者5/8波长，如果你购买的是原装天线，你能在包装或说明书上看到类似这样的说明。为什么要用这样的长度，我以后再来介绍。 4.很多缩短型天线，比如大家常说的烟屁苗子，是用加感的方式来缩短长度，实际上把里面一圈一圈的线材拉直，长度也接近波长的1/4或者5/8。当然也有用其他技术手段、设计思想制作的缩短天线，但现在在业余领域还没有效

果太好的产品。 5.我们使用的U段和V段都有一个比较宽的范围，U段从430到440，有10MHz的宽度，V段从144到146有2M的宽度，而天线的最佳点（也就是长度和波长最匹配的频率点）理论上就在某一个频率上。保持在整个频率范围内都有比较好的特性，这就是天线好坏的一个重要特征。 6.如果你常用的某个频点，天线的特性不好（比如驻波较大），可以通过修剪天线来进行调试。修剪工作一定要由有经验的人士在仪器的帮助下完成。这个道理就不用多讲了。7.国产天线的性能不一定就比进口天线的性能差，但国产天线的一致性不好，碰到好的就特别好，碰到不好就算倒霉，呵呵，当然修剪一下还是可以用的。8.天线对通连的效果是至关重要的，一副好的天线可以让你用比别人低得多的发射功率把信号送到同样远的地方，或者说，用同样的功率，一副好天线可以把信号送到更远的地方。

天线和频率波长关系

天线和频率波长关系 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】

天线长度计算公式

在做射频等发射接收的时候，天线的选择和长度对信号的接收灵敏度有很大的影响哦，下面就天线的计算简单概述一下：一段金属导线中的交变电流能够向空间发射交替变化的感应电场和感应磁场，这就是无线电信号的发射。相反，空间中交变的电磁场在遇到金属导线时又可以感应出交变的电流，这对应了无线信号的接收。在电台进行发射和接收时都希望导线中的交变电流能够有效的转换成为空间中的电磁波，或空间中的电磁波能够最有效的转换成导线中的交变电流。这就对用于发射和接收的导线有获取最佳转换效率的要求，满足这样要求的用与发射和接收无线电磁波信号的导线称为天线。理论和实践证明，当天线的长度为无线电信号波长的1/4时，天线的发射和接收转换效率最高。因此，天线的长度将根据所发射和接收信号的频率即波长来决定。只要知道对应发射和接收的中心频率就可以用下面的公式算出对应的无线电信号的波长，再将算出的波长除以4就是对应的最佳天线长度。频率与波长的换算公式为：波长=30万公里/频率 =300000000米/频率（得到的单位为米））例：求业余无线电台的天线长度已知业余无线电台使用的信号频率为435MHz附近，其波长为: 波长= 300000公里/435MHz = 300000000/435000000 = 300/435 = 0.69米对应的最佳天线长度应为 0。69/4 ，等于0.1725米当频率为439MH时，大家可以将计算公式简化为波长=300/439 =0.683米最佳天线长度为0。683米/4，等于0.17米注意：只要在金属体内有交变的电流,该金属体就要向空间辐射电磁波；反之，只要空间中有一定强度的电磁波信号，就会在该空间中的金属体上感应出交变的电流。天线与一般金属体的不同之处在于，天线强调了将金属体内交变电流最有效的转变成空间的电磁波或将空间的电磁波最有效的转变成金属体中的交变电流信号。

【干货】超详细天线及无线电基础知识

天线基础知识 1 天线 1.1 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；等等分类。 *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。

1.2 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1.2 a 。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。 1.3 天线方向性的讨论 1.3.1 天线方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。垂直放置的半波对称振子具有平放