天線原理簡介
導線上有交變電流流動時，就可以發生電磁波的輻射，輻射的能力與導線的長度和形狀有關。如圖所示若兩導線的距離很近，電場被束縛在兩導線之間，因而輻射很微弱；將兩導線張開，如圖 所示，電場就散播在周圍空間，因而輻射增強.

天線的基礎知識

1.1 天線的輸入阻抗 Zin
定義：天線輸入端信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。 輸入阻抗具有電阻分量 Rin 和電抗分量 Xin ，即 Zin = Rin + j Xin 。電抗分量的存在會減少天線從饋線對信號功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零，也就是應盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。事實上，即使是設計、調試得很好的天線，其輸入阻抗中總還含有一個小的電抗分量值。
輸入阻抗與天線的結構、尺寸以及工作波長有關，半波對稱振子是最重要的基本天線 ，其輸入阻抗為 Zin = 73.1＋ｊ42.5 (歐) 。當把其長度縮短（３～５）％時，就可以消除其中的電抗分量，使天線的輸入阻抗為純電阻，此時的輸入阻抗為 Zin = 73.1 (歐) ,（標稱 75 歐） 。注意，嚴格的說，純電阻性的天線輸入阻抗只是對點頻而言的。
順便指出，半波折合振子的輸入阻抗為半波對稱振子的四倍，即 Zin = 280 (歐) ,（標稱300歐）。
有趣的是，對于任一天線，人們總可通過天線阻抗調試，在要求的工作頻率范圍內，使輸入阻抗的虛部很小且實部相當接近 50 歐，從而使得天線的輸入阻抗為Zin = Rin = 50 歐——這是天線能與饋線處于良好的阻抗匹配所必須的。

1.2天線的工作頻率范圍（頻帶寬度）
無論是發射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍（頻帶寬度）內工作的，天線的頻帶寬度有兩種不同的定義——
一種是指：在駐波比SWR ≤ 1.5 條件下，天線的工作頻帶寬度；
一種是指：天線增益下降 3 分貝范圍內的頻帶寬度。
在移動通信系統中，通常是按前一種定義的，具體的說，天線的頻帶寬度就是天線的駐波比SWR 不超過 1.5 時，天線的工作頻率范圍。 一般說來，在工作頻帶寬度內的各個頻率點上, 天線性能是有差異的，但這種差異造成的性能下降是可以接受的

1.3 移動通信常用的基站天線、直放站天線與室內天線
板狀天線
天線的基本知識
無論是GSM 還是CDMA， 板狀天線是用得最為普遍的一類極為重要的基站天線。這種天線的優點是：增益高、扇形區方向圖好、后瓣小、垂直面方向圖俯角控制方便、密封性能 可靠以及使用壽命長。
板狀天線也常常被用作為直放站的用戶天線，根據作用扇形區的范圍大小，應選擇相應的天線型號。

手機天線的種類
外置式：?波長鞭狀、?波長伸縮式（振子螺旋天線組合）、螺旋
內藏式：微帶縫隙、微帶貼片、介質、背腔式、鐵氧體式。

內置集成微帶天線的特點
? 內置微帶天線可集成到印制電路板和外殼上，在手機內部，不額外增加設備尺寸；
? 內置微帶天線有機械剛性，不易被損壞；
? 采用屏蔽技術來屏蔽天線，SAR值非常小；
? 天線受人體的影響相對要小；
? 微帶天線的輸入阻抗容易做到50Ω ，不需要匹配電路或非平衡轉換器，容易實現批量生產，重復性好；
? 微帶天線通過耦合方式饋電，在隔離接收與發射頻段方面也相當簡便，可以消除雙工器；
? 若采用E場和H場元件分集技術，則不必附加獨立的分集天線；
? 設計參數通過最優化手段實現體積小、成本低，并能增加帶寬，
同時提高對垂直和水平極化波的接收靈敏度，實現更好的全向輻射特性；
? 容易設計出雙頻段的內置集成微帶天線。

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內置天線簡介

PIFA天線的英文全名是“Planar Inverted F-shaped Antenna”，即“平面倒F型天線”。由于整個天線的形狀像個倒寫的英文字母F，故得名。其基本結構是采用一個平面輻射單元作為輻射體，并以一個大的地面作為反射面，輻射體上有兩個互相靠近的Pin腳，分別用于接地和作為饋點。

PIFA
（短接電路 <=> ?/4 諧振片<=>緊湊的結構）
（水平面的全方向性）
（同向和交叉極化）
（多諧的）

空間結構要求
兩種天線的設計對空間的預留都必須考慮Chu極限定理，但在組成上，PIFA要求必須有一個輻射單元和一個大的接地面，兩者互相平行，并且輻射體和接地面之間必須有一個不小的間距。接地面和輻射體都是物理實體，它們必須位于手機上，所以對結構限制較大。采用PIFA天線手機不可能做得很薄。
而采用單極子天線進行設計，則天線僅有一個輻射體而沒有地面，因此它對輻射空間的要求就僅僅是天線輻射體周圍的空間而沒有地面的限制，天線占用的輻射空間可以不在手機體上而在手機周圍的外界空間。因此對結構的限制較小

可靠性
PIFA天線需要兩個Pin腳，而單極子天線僅僅需要一個Pin腳。如果PIFA天線的接地Pin腳接觸不可靠，則對天線的性能會產生較大的影響，已經有天線廠家提供的相關結論證實。單個觸點產生的天線問題更容易排查，因此單極子天線比PIFA天線具有更高的可靠性。

地面的尺寸對天線性能的影響
對PIFA天線來說，最優的帶寬出現在接地面的尺寸大約為0.35，0.85和1.35處。接地面上的最小電流周期為0.5。而對單極子天線來說，則不存在最優尺寸限制。而接地面長度的變化對頻率和帶寬的影響如下表所示（資料來源于臺灣中山大學相關仿真實驗結果）

設計難度
PIFA天線由于接地面的作用使頻率性能變得十分穩定，因此其設計難度相對較小，任何手機天線廠家都樂于采用PIFA天線做設計。而內置單極子天線受結構件的影響較大，加上人手和使用手機的人體對它的影響都較大，在設計時需要考慮各種環境因素對它的影響，因此設計難度較大。但結合用戶的使用要求，在待機狀態、使用狀態下根據用戶通常的持機習慣結合手機的結構將天線設計成不同狀態下呈現不同的方向圖特性，但最終能夠滿足用戶的要求，這種天線設計方式需要很高的技巧，但也具有很強的市場競爭力，這類手機不易被其他廠家模仿，這也是少數領先的手機廠商在最新上市的殺手锏類機型中通常使用這類天線做手機設計的重要原因。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的天线基础知识的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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