【RFsister线上课堂】天线设计入门系列 第五节—终端电子产品天线类型.pdf

深圳市宝安区洪浪北二路凌云大厦10楼 www.RF 【RFsister线上课堂】天线设计入门系列五——终端电子产 品天线类型 前面介绍了天线的参数，怎么样提高电小天线效率。本节主要讲解实际使用中常用小天 线的形式。终端通常使用的天线有四种类型常用的天线形式：偶极子、单极子、倒F天线、 贴片天线、陶瓷。本节主要介绍实用，所以不介绍公式及推导 （主要是小编我也不会。上学 的时候老师让我们不要记公式，不要算，看见了招呼它下就好，我也是完美执行着。哈哈）。 一、偶极子天线 （本节主要讲半波偶极子） 半波偶极子： 两根导体组成，每根为 1/4 波长，即天线总长度近似为半个波长 1 l   （ ）。 半波偶极子天线是一种结构简单的基本线天线，也是一种经典的、迄今为 2 止使用最广泛的天线之一。如图所示，半波偶极子天线由两根直径和长度都相等的直导线组 成，每根导线的长度为1/4个工作波长。但实际应用中大多数情况下都要适当缩短长度，目 的就是实现谐振使输入阻抗接近纯电阻，很多时候都是用工作波长的0.48。导线的直径远 小于工作波长，天线的激励是等幅反向的电压信号，加在天线中间的两个相邻端点上，且天 线中间两个相邻端点间的距离远小于工作波长，可以忽略不计 实际应用中，我们常见的 RFID，WIFI等天线都是采用了该设计形。 特点：1.Z 73.2 。电流最大值在中心馈电点，分布遵循余弦规律。半波偶极子天 线的输入阻抗是纯电阻，易于和馈线匹配，这也是它获得广泛应用的重要原因。 2.半波振子是天线的基本辐射单元，波长越长，天线半波振子越大。 深圳市宝安区洪浪北二路凌云大厦10楼 www.RF 因为组成对称天线的各个电流元在轴线方向上辐射为零，所以无论天线的长度怎么变 化，在θ 0及θ π的轴线方向上始终没有辐射当天线的全长小于一个波长时，方向图仅有两 个主叶，且θ π/2的方向为主射方向，因为在此方向上各个电流元产生的电场方向相同，相 位也相等，合成场强最强。当天线全长大于全波长时，出现副叶。尤其当全长等于两个波长 时，即半长L λ，原来θ π/2⁄ 的主射方向变成零射方向，因为虽然在此方向上各个电流元 产生的电场方向相同，但是一半电流元的时间相位与另一半电流元的时间相位相反，两者产 生的场强彼此抵消，导致合成场强为零。 （2）鞭状 （Whiple）天线：单极子 单极子：利用无线大的地平面取代原对称的平面，其由长为h 的直立振子和无限大地 板组成 （地板以下没有辐射场） 特点：输入阻抗为本偶极子输入阻抗的一半。Z 37.6 方向性D 为半波偶极子方向性D 的两倍 （+3dB）。m d D 2D 2*1.64 3.28 2.15+3 5.15dBim d 单极天线的阻抗为什么半波偶极子的一半，方向性为什么翻倍呢？ 当用无线大的地平面取代原对称的平面后代表相反端口，因基本的电性能总是保持不 变，即电流不变，电压减半，因此，单极子的天线输入阻抗为最初偶极子输入阻抗的一半。 方向图的形状在H 面是全向的或近似全向；E 面方向图的最大辐射方向与地板的尺 寸有关；无限大金属接地板时，其E 面方向图最大辐射方向垂直于振子轴；有限大金属接 地板时，其方向图有所上翘。因为场强不变而辐射功率减半，单极子仅在上半空间进行辐射， 因此单极子方向性D 为偶极子方向性D 的两倍。m d 深圳市宝安区洪浪北二路凌云大厦10楼 www.RF 金属接地板或地平面尺寸对方向图的影响要比对阻抗的影响大得多，因为当地的尺寸有 限时，不能形成—个完整的镜像。由于边缘绕射线的作用，在下半空间存在—定的辐射。通 常情况下，单极子天线的金属接地板或网应该至少大于0.5λ。为了抗衰落，h应尽可能大 一些。一般情况下，h 0.53λ左右较为适宜。 【小课堂：在接收天线高度小于0.25λ时，存在为正值的近地损耗。在接收天线高度 大于0.52λ时，随着高度和水平距离的变化，近地损耗正负交替变化 （大约垂直高度变