第二講電小天線原理和分析

1、第二講 第二講 電小天線原理和分析 電小天線原理和分析一、 電小天線的概念電小天線就是指最大幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長（0.1 以下量級(jí)）的天線。所有手機(jī) ?內(nèi)置天線都是電小天線。當(dāng)天線的尺寸與波長相比很小時(shí)，其實(shí)質(zhì)就是一個(gè)帶有少量輻射的電感器或電容器。它仍然是整個(gè)天線系統(tǒng)的一個(gè)分支，與一般大天線相比并無本質(zhì)差別，只是其電尺寸小，所以有特別需要注意的一些方面。二、 電小天線電特性分析1．方向性在上一講介紹天線基本原理時(shí)曾介紹天線的輻射方向系

2、數(shù) D 的概念。它反映了輻射能量的集中程度。假設(shè)在最大輻射方向上某點(diǎn)上某一實(shí)際天線與各向同性天線在該點(diǎn)產(chǎn)生相同的場強(qiáng)，則方向系數(shù)等于：其中 表示輻射功率。電流元或磁流元的方向圖都呈蘋果狀 8 字型，方向系數(shù)為1.5。而電小天線的電尺寸很小，因此其方向圖接近電流元或磁流元的方向圖，因此其方向系數(shù)接近 1.5。半波偶極子天線的方向系數(shù)則為 1.64。2．輻射效率輻射效率的定義是：其中 是輻射電阻， 是損耗電阻。在損耗電阻中包括天線自身的歐姆

3、損耗還包括饋線和匹配網(wǎng)絡(luò)中的損耗電阻，即：別用 和 表示，稱為輸入電阻和輸入電抗。在一個(gè)頻帶內(nèi)的幾個(gè)頻率上測量或計(jì)算天線輸入阻抗的數(shù)值，可以作出輸入阻抗和頻率的關(guān)系曲線，因?yàn)檩斎胱杩故菑?fù)數(shù)，一般必須分別作出 和 兩組曲線。還有一種顯示阻抗軌跡曲線的方法是使用史密斯圓圖工具。電小天線的 通常很低，它由天線的輻射和天線的損耗兩方面的因素形成。[注意] 在直流和低頻電流情況下，金屬導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體上的電位和電流分布處處相同。但在天線導(dǎo)體上

4、，同一導(dǎo)體上的電位和電流分布卻是處處不同的。因此天線上各點(diǎn)的阻抗值也不同。理論上，在天線上改變饋點(diǎn)的位置可以實(shí)現(xiàn)與饋線的匹配。不過由于制造工藝難于實(shí)現(xiàn)，所以這個(gè)結(jié)論并不實(shí)用。但應(yīng)當(dāng)清楚這一概念。5．工作頻帶天線的工作頻帶定義為天線在輻射方面的特性基本滿足所提出的要求時(shí)的頻率范圍。由于電小天線方向性在工作頻段內(nèi)類似電流元特性，在整個(gè)波段變化不顯著，所以主要變化特性一般指輸入阻抗的變化，工作頻帶也都是指阻抗帶寬。手機(jī)天線一般要求阻抗帶寬在

5、VSWR<2.5 附近。容性天線等效為一個(gè) 和 的串連電路，此時(shí)天線的品質(zhì)因數(shù) Q 值：其中 在天線包含匹配電路時(shí)需要將匹配電感中的電阻部分計(jì)入。由高頻電路理論知串聯(lián)電路失諧時(shí)輸出的電壓幅度和諧振時(shí)的輸出電壓幅度之比（即歸一化選頻特性）為：，其中 為失諧頻帶寬度， 為諧振頻率。2011? ? ??? ? ?? ? ??ff QS f ?令上式等于 ，可以得到： 2 / 1由此式可以看到，天線的 天線的 Q 值與帶寬成反比， 值與帶