ISM频带与短距装置天线之基本原理第3篇本文介绍无线射频与天线的.PDF

ISM 頻帶與短距裝置天線之基本原理：第 3篇 作者：德州儀器 Matthew Loy 與 Iboun Sylla 本文介紹無線射頻與天線的基本原理以及實用的天線設計原則 小型環狀天線 圖 13 ：採用差動饋送架構的小型環狀天線 圖 13是採用差動饋送的環狀天線。環狀天線常設有接地面，使其成為圖 14所示的單端饋 送架構。 圖 14 ：單端環狀天線 圖 14的箭頭符號代表電流在天線內的移動方向。當電流通過接地面時，會集中在電路板 1 表面，因此圖 14架構與圖 13所顯示之差動饋送式環狀天線的電路行為會很接近。 以下的小型環狀天線分析是以文獻 [4] 為基礎，並假設天線各點間的電流值都相同，這表 示天線周長必須小於波長的十分之一。儘管此種情形並不常見，其公式卻能描述環狀天線 的主要行為，並做為設計這類天線的起點。 若環狀天線各點的電流都相同，我們可將之視為具有電感值 L的輻射電感，其中 L為導線 或電路板訊號線的電感值，會與電容 C 組成諧振電路。這類天線還常增加一個衰減電阻 Ratt ，以降低天線的品質因數，進而減少零件誤差對天線的影響。當然，這個電阻也會消 耗電力和降低天線效率。 下列計算適用於半徑為的圓形環狀天線和邊長為a 的方形環狀天線，至於邊長為a a和 a的 1 2 矩形環狀天線，則可由邊長如下的方形環狀天線來估算： a a a 1 2 此處以U代表環狀天線的導線長度（周長），其中圓形環狀天線的 U = 2πa ，而方形環狀 天線的U則等於 4a 。 電感的計算需要用到導線半徑 b ，即實際用來製作天線線徑長度的一半。許多時候，環狀 天線是由電路板上的訊號線構成，此時可以b = 0.35 × d + 0.24 × w的公式來計算 b ，其中 d 為銅箔的厚度，而 w則是訊號線的寬度。 圖 15是小型環狀天線的等效電路。 2 U ×π×f μ0 R × +R loss ESR 2 W× σ ⎛ a ⎞ × × L +μa 0 ln ⎜ 0.079 ⎟ （圓形環狀天線） ⎝ b ⎠ 2 ×μ0 ⎛ a ⎞ L a ln × × − ⎜ 0.774 ⎟ （方形環狀天線） π ⎝ b ⎠ A2