天线设计基础ppt
合集下载
第一章天线基础知识PPT课件
辐射总功率： Pr 40IA2(l)2
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
17
1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
18
（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
22
磁偶极子的辐射总功率
1
P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
25
（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
17
1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
18
（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
22
磁偶极子的辐射总功率
1
P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
25
（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
天线的基础知识篇 PPT
1.42 端口测得的驻波比如左表所示。
2、方向图
天线的方向性常用方向图来直观表达。 天线的辐射是三维的，在工程上为了方
便，常采用水平和垂直两个面的方向图 来描述天线的方向性。 平面方向图有直角坐标方向图和极坐标 方向图，其中极坐标方向图更加直观
2、方向图
方向图像一个“汽车轮胎”
水平面 H面
对天线的要求
高效率： 天线把输入功率全部辐射出去。（理
想状态） 方向性：
在通信的方向上有辐射，不需要的方 向上没有辐射。（理想状态）
根据什么参数判断天线的好坏？
一般要关注的天线的参数： 1、电压驻波比 2、方向图 3、方向系数和增益 4、带宽 5、极化
1、电压驻波比（VSWR）
电压驻波比（VSWR）： 入射波与从天线回来的反射波在馈线中 叠加，形成驻波状态。馈线中的电压最 大值与电压最小值的比值就是电压驻波 比。当天线端口没有反射时，就是理想 匹配，驻波比为1；当天线端口全反射时， 驻波比为无穷大。
VSWR
弦上的驻波
驻波比从一个方面反映了天线的效率。
驻波比越大，表示反射的功率越大，效 率越低。
一般要求驻波比小于等于1.5
回波损耗
50 欧姆
前向: 1W 回波: 0.05W
80 欧姆
0.95 W
此例中，回波损耗为 10log(1/0.05) = 14dB ， VSWR (驻波比) 是对此现象的另一种度量方法
方向系数和增益
9.85dBd＝12dBi 半波振子的增益是2.15dBi
4、带宽（天线的工作频率范围）
无论是发射天线还是接收天线，它们 总是在一定的频率范围内工作的，通常， 工作在中心频率时天线所能输送的功率最 大，偏离中心频率时它所输送的功率都将 减小，据此可定义天线的频率带宽。
天线PPT课件(完整版)
Hertz ，KIT的教授 无线电之父
赫兹实验的无线电系统
天线发展简史
二、1901, 马可尼（Guglielmo Marconi, 1874-1937，1909 年 诺贝尔物理学奖） 1901年马可尼成功实现横穿大西洋（英国—加拿大） 的无线电通信。位于英国（Poldhu, England）的发射天线 由50根斜拉导线组成，用悬于60米高的木塔间的钢索支撑。 位于加拿大（Newfoundland, Canada）的接收天线是200米 长的导线，由风筝牵引。 马可尼，意大 利人，当时年 仅20岁。
1 H A
B H A
A
－磁矢量位函数
§1.1 辅助函数法
B E t 1 H A
E jA E jA
2 H A A A D H J t
§1.3 磁基本振子
1931年，英国的著名物理学家狄拉克（1933年诺 贝尔物理学奖获得者）首先从理论上讨论了磁单极 子存在的问题。1975年，加利福尼亚和休斯顿大学的 一个小组宣称，他们从高空气球的实验中发现了磁 单极子，曾哄动了当时的物理学界。但后来发现， 如果正确考虑实验中的系统误差，从他们的实验结 果中并不能得出这个结论。1982年3月，美国斯坦福 大学的卡布莱拉又宣称，他利用一个在9K温度下的 铌超导线圈捕捉到一个磁单极子。不过至今许多类 似的实验始终未能发现同样的事例。
I 0l e jkr Ar Az cos cos 4 r I 0l e jkr A Az sin sin 4 r
A 0
1 1 Ar ˆ rA 对于磁场： H r r
《天线基础培训》课件
05
天线基础培训总结
培训内容回顾
天线基础知识
介绍了天线的定义、分类、基 本参数等，帮助学员了解天线
的基本概念和原理。
天线设计
讲解了天线设计的原则、步骤 和方法，以及如何根据实际需 求选择合适的天线类型和参数 。
天线应用
介绍了天线在通信、雷达、导 航等领域的应用，以及不同应 用场景下天线的选择和优化。
《天线基础培训》ppt 课件
contents
目录
• 天线基础知识 • 天线设计与优化 • 天线在通信系统中的应用 • 天线的新技术与未来发展 • 天线基础培训总结
01
天线基础知识
天线的定义与作用
总结词
天线的定义与作用
详细描述
天线是无线通信系统中的重要组成部分，用于接收和发送无线电波。它能够将传输线中的导行波转换为自由空间 中的电磁波，或者将自由空间中的电磁波转换为导行波。天线在通信系统中发挥着至关重要的作用，它的性能直 接影响到无线信号的接收和发送质量。
天线测量与性能评估
讲解了天线测量和性能评估的 方法、标准和实际操作，帮助 学员了解如何评估天线的性能
和质量。
培训效果评估
学员反馈
通过问卷调查和口头反馈，收集学员对培训内容、讲师、组织等方面 的意见和建议，以改进后续的培训活动。
测试与考试
对学员进行测试和考试，以评估学员对天线基础知识的掌握程度和应 用能力。
。
A
B
C
D
加强互动与交流
组织更多的互动和交流活动，鼓励学员之 间的合作和学习经验的分享，提高培训效 果和学习效率。
增加实践环节
增加更多的实践操作和实验，让学员通过 实际操作加深对理论知识的理解和掌握。
第八章天线基础PPT课件
sin
• 方向性图如图8.5.3(a)所示，主瓣宽度为 2 780 。
半波天线的辐射场可由式(8.5.3)取 l 得到
4
E
j 60I r
cos
2
cos
e
jkr
sin
• 半波天线的辐射功率为
Pr
Ss 平均
ds
1
2 120
2 0
0
E
2 r2 sin d d
240 0 0
E2 max
r2
2
240 Pr
F 2 , sin d d
00
• 而理想的无方向性天线的辐射功率为
Pr 0
S0
4 r2
E02
20
4 r2
E02r 2 60
•故
E02
60 Pr 0 r2
则
•则
D
E2 max
E02 Pr Pr 0
2 0
4 F2 ,
0
sin d d
• 上式为计算天线方向性系数的公式。
8.2 电偶极子的辐射
• 在几何长度远小于波长的线元上载有等幅同相的电流，这就 是电偶极子。关于电偶极子产生的电磁场的分析计算，是线 形天线工程计算的基础。
• 设线元上的电流随时间作正弦变化，表示为
• 如图8.2.1所示，i 电t 偶 极I c子os沿tz轴R放e 置Ie，j中t 心在坐标原点。元
方向性函数的最大值。
• 实际应用的天线的方向性图要比电偶极子的方向性复 杂，出现很多波瓣，分别称为主瓣和副瓣，有时还将 主瓣正后方的波瓣称为后瓣。
主瓣轴
1.0
0.5 副瓣
0.5
半功率点 半功率波束宽度 (HPBW)
天线基础1PPT课件
(2)传播方向上电磁场的分量为零，称其为横电磁波，记为TEM波。
(3)Eθ和Hφ的比值为常数，称为媒质的波阻抗，记为η。对于自由 空间
E 0 120 H 0
.
6
天线的作用与地位
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。
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。
无线电通信系统的基本方框图
.
7
发射天线的电参数
方向函数 方向图 方向图参数 方向性系数 天线效率 天线增益
天线的极化
有效长度
输入阻抗
辐射功率与辐射 电阻
天线的工作频率 范围（频带宽度）
.
8
方向函数
方向函数：就是在相同距离的条件下天线辐射场的相对值与空间 方向（子午角θ、方位角φ）的关系，分场强（幅值）方向函数 F(θ,φ)和功率方向函数 P(θ,φ) 。
为了便于比较不同天线的方向性，常采用归一化方向函数，用 F(θ,φ)表示，即
F(,)fm fa(x(,,))EE (m,ax )
式中，fmax(θ,φ)为方向函数的最大值；Emax为最大辐射方向上 的电场强度;E(θ,φ)为同一距离(θ,φ)方向上的电场强度。
.
9
方向图
天线方向图 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的 “面包圈” 形的立体方向图 （图1.3.1 a）。 立体方向图虽然立体感强，但绘制困难， 图1.3.1 b 与图1.3.1 c 给出了它的两个主平面方向图，平面方 向图描述天线在某指定平面上的方向性。从图1.3.1 b 可以看出， 在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从 图1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。
天线设计基础ppt课件
∆ 水平波瓣宽度和垂直波瓣宽度是相互影响的，其关系式 为
32400
Ga 为天线增益G；aβ为水lo平g波瓣宽度；θ为垂直波瓣宽度。
可编辑课件PPT
11
以终端设计为例
PIFA
MONOPOLE
LOOP
金属后盖
金属边框 +玻璃后盖
天线形式
馈地 电点 点
馈 电 点
馈 电 点
地 点
优点 缺点
1. 天线抗干扰 强，允许摆 放器件
D Smax S0
Pr Pro
E2 max E0 2
Pr Pro
∆ 式中Pr、Pr0分别为实际天线和无方向性 天线的辐射功率。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
可编辑课件PPT
7
技术参数
VSWR = (1+(10^RL/20)) / ((10^RL/20)-1)
可编辑课件PPT
5
技术参数
➢ 增益 ∆ 定义为：在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强 |Emax|2的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，记为 G。
G Smax S0
Pin Pin 0
E2 max E0 2
Pin Pin 0
∆ 式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想无 方向性天线的输入功率。
∆ 理想无方向性天线本身的增益系数为1。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
32400
Ga 为天线增益G；aβ为水lo平g波瓣宽度；θ为垂直波瓣宽度。
可编辑课件PPT
11
以终端设计为例
PIFA
MONOPOLE
LOOP
金属后盖
金属边框 +玻璃后盖
天线形式
馈地 电点 点
馈 电 点
馈 电 点
地 点
优点 缺点
1. 天线抗干扰 强，允许摆 放器件
D Smax S0
Pr Pro
E2 max E0 2
Pr Pro
∆ 式中Pr、Pr0分别为实际天线和无方向性 天线的辐射功率。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
可编辑课件PPT
7
技术参数
VSWR = (1+(10^RL/20)) / ((10^RL/20)-1)
可编辑课件PPT
5
技术参数
➢ 增益 ∆ 定义为：在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强 |Emax|2的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，记为 G。
G Smax S0
Pin Pin 0
E2 max E0 2
Pin Pin 0
∆ 式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想无 方向性天线的输入功率。
∆ 理想无方向性天线本身的增益系数为1。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
天线基本原理(PPT)
Both E- and H-plane radiation patter
Beamwidth
• Half power beamwidth θdB 3 E-plane beamwidth, H-plane beamwidth • The wider θdB beamwidth the 3 wider angular coverage • The widerθdB beamwidth the 3 more interferences input to the receiver
Radiation Pattern with Center Driving
這是場型圖， 請注意不同 gain值的場 型
•The definition of dBi is the antenna gain which compares to that of the isotropic antenna •The definition of dBd is the antenna gain which compares to that of the dipole antenna •The directivity of half wavelength dipole is 2.15 dBi •The directivity of 1.25 (2x0.625) wavelength dipole 5.16 dBi
dB = −10 log 1 − Γ
(
2
)
VSWR與Return Loss的關係是互換關係，若 VSWR是2.0:1,則相對於Return Loss是約10dB，其意是發射出去有90%的功率，反射回 來有10%，反射愈多，幅射效率愈差
• Examples
VSWR=1.5, Γ = 0.20 , RL=14 dB, TL=0.177 dB VSWR=2.0, Γ = 0.33 , RL=9.5 dB, TL=0.512 dB VSWR=3.0, Γ = 0.50 , RL=6.0 dB, TL=1.24 dB
Beamwidth
• Half power beamwidth θdB 3 E-plane beamwidth, H-plane beamwidth • The wider θdB beamwidth the 3 wider angular coverage • The widerθdB beamwidth the 3 more interferences input to the receiver
Radiation Pattern with Center Driving
這是場型圖， 請注意不同 gain值的場 型
•The definition of dBi is the antenna gain which compares to that of the isotropic antenna •The definition of dBd is the antenna gain which compares to that of the dipole antenna •The directivity of half wavelength dipole is 2.15 dBi •The directivity of 1.25 (2x0.625) wavelength dipole 5.16 dBi
dB = −10 log 1 − Γ
(
2
)
VSWR與Return Loss的關係是互換關係，若 VSWR是2.0:1,則相對於Return Loss是約10dB，其意是發射出去有90%的功率，反射回 來有10%，反射愈多，幅射效率愈差
• Examples
VSWR=1.5, Γ = 0.20 , RL=14 dB, TL=0.177 dB VSWR=2.0, Γ = 0.33 , RL=9.5 dB, TL=0.512 dB VSWR=3.0, Γ = 0.50 , RL=6.0 dB, TL=1.24 dB
天线基础知识(全)PPT课件
• 这时出现了分析天线公差的统计理论，发展了天线阵列的综合 理论等。
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
最早的天线
最早的发射天线是赫兹在1887年为了验证麦克斯韦根据理论推导所 作关于存在电磁波的预言而设计的。它是两个约为30厘米长、位于 一直线上的金属杆，其远离的两端分别与两个约40厘米2的正方形金 属板相连接，靠近的两端分别连接两个金属球并接到一个感应线圈 的两端，利用金属球之间的火花放电来产生振荡。当时，赫兹用的 接收天线是单圈金属方形环状天线，根据方环端点之间空隙出现火 花来指示收到了信号。
3/25/2020
17
Dept.PEE Hefei Normal
面天线时期：1930-1945
• 虽然早在1888年赫兹就首先使用了抛物柱面天线，但由于没有相应的振荡 源，一直到30年代才随着微波电子管的出现陆续研制出各种面天线。这时 已有类比于声学方法的喇叭天线、类比于光学方法的抛物反射面天线和透 镜天线等。这些天线利用波的扩散、干涉、反射、折射和聚焦等原理获得 窄波束和高增益。
天线的方向性
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
最早的天线
最早的发射天线是赫兹在1887年为了验证麦克斯韦根据理论推导所 作关于存在电磁波的预言而设计的。它是两个约为30厘米长、位于 一直线上的金属杆，其远离的两端分别与两个约40厘米2的正方形金 属板相连接，靠近的两端分别连接两个金属球并接到一个感应线圈 的两端，利用金属球之间的火花放电来产生振荡。当时，赫兹用的 接收天线是单圈金属方形环状天线，根据方环端点之间空隙出现火 花来指示收到了信号。
3/25/2020
17
Dept.PEE Hefei Normal
面天线时期：1930-1945
• 虽然早在1888年赫兹就首先使用了抛物柱面天线，但由于没有相应的振荡 源，一直到30年代才随着微波电子管的出现陆续研制出各种面天线。这时 已有类比于声学方法的喇叭天线、类比于光学方法的抛物反射面天线和透 镜天线等。这些天线利用波的扩散、干涉、反射、折射和聚焦等原理获得 窄波束和高增益。
天线的方向性
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
公式表示如下：
D Smax S0
Pr Pro
E2 max E0 2
Pr Pro
∆ 式中Pr、Pr0分别为实际天线和无方向 性天线的辐射功率。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
技术参数
常见天线
天线
……
天线分类
天线的分类 ∆ 按波长：中波、短波、超短波、微波天线等 ∆ 按状态：发射天线、接收天线、收发共用天线等 ∆ 按极化方式：线极化、圆极化、椭圆极化天线等 ∆ 按用途：通信、广播电视、雷达、导航天线等 ∆ ……
频谱的划分
用途分 类
…….
λ= c/f c 为光速
技术参数
VSWR = (1+(10^RL/20)) / ((10^RL/20)-1)
技术参数
增益 ∆ 定义为：在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场 强|Emax|2的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，
记为G 。
天线设计基础
概述
什么是天线？ 能够有效地向空间某特定方向辐射
电磁波或能够有效的接受空间某特定方向 来的电磁波的装置。
能量转化
天
电缆内高频电流
线
功 能
无线电设 备
进得去，出的来
天线作用 天线是一种无源器件，不能放大信号，将传输
线 中的高频电磁能转为自由空间的电磁波，或反之将 自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电磁能 。
净空有要求，对 断点位置有要求， 手握性能不是很 好
技术指标
射频系统性能指标 ∆ TRP ∆ TIS
频段
GSM900 DCS1800 TD/1900 TD/2100
头+手（TRP）
≥16dBm ≥16dBm ≥12dBm ≥12dBm
头+手（TIS）
≤-92dBm ≤-93dBm ≤-99dBm ≤-99dBm
技术参数
极化
∆ 定义：描述天线辐射电磁波矢量空间指向的参数。 ∆ 由于电场与磁场有恒定的关系，故一般都以电场
矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。
EE
E
B
B
B
垂直极化
水平极 化
+ 45度倾 斜的极化
技术参数
波瓣宽度
∆ 顾名思义，就是无线电波辐射形成的扇面所张开的角 度。
∆ 同一天线发射的无线电波不同方向上的辐射强度是不 同的，所以定义比最大辐射方向上的功率下降3dB的 两个方向之间的夹角为波瓣宽度。在水平面和垂直面 各有一个波瓣宽度，如右图所示。
ZL: 天线输入阻抗 Z0: 线路特性阻抗
VSWR
最 大 电 压 振 幅(Vm a x) 最小电压振幅(Vmin )
1 1
RL 10 logp(r) p(i)
∆ 入射电压完全反射时, Γ=1, VSWR无限大；反之, 如完 全无反射时, Γ=0, VSWR理想值为1
∆ Return Loss与VSWR的关系
G Smax S0
Pin Pin 0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
E2 max E0 2
Pin Pin 0
∆ 式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想 无方向性天线的输入功率。
∆ 理想无方向性天线本身的增益系数为1。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
∆ Gi：dBi 的参考基准为全方向天线 ∆ Gd：dBd的参考基准为偶极子 ∆ 一般认为，表示同一增益，Gd = Gi –
2.15 (dB)
技术参数
方向系数(Directivity) ∆ 定义在同一距离及相同辐射功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax（或场强 |Emax|2的平方）和无方向性天线(点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，记为D。用
TRP
TIS
∆ SAR − 单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁功率， 单位为W/kg。美标（1.6mw/g，1g平均）中国与欧 标（ 2.0mw/g，1g平均）
技术指标
影响TIS的因素
电磁 干扰
传到数据 − 线损 − 效率 − 干扰 = TIS(暗室测出来的数据)
1. Layout之间走线干扰
效率
η ∆ 定义为天线辐射功率Pr与输入功率Pin之比，记为 A，即
Pr Pin
Pr Pr Pl
Rr Rr Rl
Pl 损耗功率 Rl 损耗电阻 Rr 辐射电阻
考虑到馈线与天线失配引入的反射损耗，则天线的总效率应为
A (1 2 )
Zin ZO Zin ZO
2. 稳定性比较 好
3. SAR值相对 比较低
天线面积，高度 要求比较大
1. 容易在高度 小的空间设 计天线；
2. 不能在天线 的附近摆放 器件
1. SAR值比较 高；
2. 净空要求比 较高
带宽比较宽
对净空有极大的 要求
充分利用边框与 后盖来做天线
净空有要求，对 断缝位置有要求
利用金属边框作 为天线
频带宽 度
波瓣宽 度
前后比
工作频 率范围
天线
极化
效率
…
…
输入阻 抗
驻波比
回波损 耗
增益
方向性
技术参数
输入阻抗
10W AC
8W 2W
8W
匹配電路 (Feed Point 饋入點)
∆ 阻抗调试的方式：
− 通过网络分析仪，进行直观的观察终端天 线的 VSWR/Return Loss/smith
ZL ZO ZL ZO
∆ 水平波瓣宽度和垂直波瓣宽度是相互影响的，其关系
式为
Ga
log
32400
Ga 为天线增益；β为水平波瓣宽度；θ为垂直波瓣宽度。
以终端设计为例
PIFA
MONOPOLE
LOOP
金属后盖
金属边框 +玻璃后盖
天线形式
馈地 电点 点
馈 电 点
馈 电 点
地 点
优点 缺点
1. 天线抗干扰 强，允许摆 放器件
反射系数 Zin 天线输入阻抗 ZO 传输线的特性阻抗
技术参数
增益与方向系数的关系 ∆ 公式为
G Smax S0
SS Pin Pin0
A max 0
Pr Pr 0
G AD
∆ 由此可见，增益系数是综合衡量天线能量转换效率和方向特性的参数，它是方向系数与天线效率的 乘积。
D Smax S0
Pr Pro
E2 max E0 2
Pr Pro
∆ 式中Pr、Pr0分别为实际天线和无方向 性天线的辐射功率。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
技术参数
常见天线
天线
……
天线分类
天线的分类 ∆ 按波长：中波、短波、超短波、微波天线等 ∆ 按状态：发射天线、接收天线、收发共用天线等 ∆ 按极化方式：线极化、圆极化、椭圆极化天线等 ∆ 按用途：通信、广播电视、雷达、导航天线等 ∆ ……
频谱的划分
用途分 类
…….
λ= c/f c 为光速
技术参数
VSWR = (1+(10^RL/20)) / ((10^RL/20)-1)
技术参数
增益 ∆ 定义为：在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场 强|Emax|2的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，
记为G 。
天线设计基础
概述
什么是天线？ 能够有效地向空间某特定方向辐射
电磁波或能够有效的接受空间某特定方向 来的电磁波的装置。
能量转化
天
电缆内高频电流
线
功 能
无线电设 备
进得去，出的来
天线作用 天线是一种无源器件，不能放大信号，将传输
线 中的高频电磁能转为自由空间的电磁波，或反之将 自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电磁能 。
净空有要求，对 断点位置有要求， 手握性能不是很 好
技术指标
射频系统性能指标 ∆ TRP ∆ TIS
频段
GSM900 DCS1800 TD/1900 TD/2100
头+手（TRP）
≥16dBm ≥16dBm ≥12dBm ≥12dBm
头+手（TIS）
≤-92dBm ≤-93dBm ≤-99dBm ≤-99dBm
技术参数
极化
∆ 定义：描述天线辐射电磁波矢量空间指向的参数。 ∆ 由于电场与磁场有恒定的关系，故一般都以电场
矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。
EE
E
B
B
B
垂直极化
水平极 化
+ 45度倾 斜的极化
技术参数
波瓣宽度
∆ 顾名思义，就是无线电波辐射形成的扇面所张开的角 度。
∆ 同一天线发射的无线电波不同方向上的辐射强度是不 同的，所以定义比最大辐射方向上的功率下降3dB的 两个方向之间的夹角为波瓣宽度。在水平面和垂直面 各有一个波瓣宽度，如右图所示。
ZL: 天线输入阻抗 Z0: 线路特性阻抗
VSWR
最 大 电 压 振 幅(Vm a x) 最小电压振幅(Vmin )
1 1
RL 10 logp(r) p(i)
∆ 入射电压完全反射时, Γ=1, VSWR无限大；反之, 如完 全无反射时, Γ=0, VSWR理想值为1
∆ Return Loss与VSWR的关系
G Smax S0
Pin Pin 0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
E2 max E0 2
Pin Pin 0
∆ 式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想 无方向性天线的输入功率。
∆ 理想无方向性天线本身的增益系数为1。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
∆ Gi：dBi 的参考基准为全方向天线 ∆ Gd：dBd的参考基准为偶极子 ∆ 一般认为，表示同一增益，Gd = Gi –
2.15 (dB)
技术参数
方向系数(Directivity) ∆ 定义在同一距离及相同辐射功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax（或场强 |Emax|2的平方）和无方向性天线(点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，记为D。用
TRP
TIS
∆ SAR − 单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁功率， 单位为W/kg。美标（1.6mw/g，1g平均）中国与欧 标（ 2.0mw/g，1g平均）
技术指标
影响TIS的因素
电磁 干扰
传到数据 − 线损 − 效率 − 干扰 = TIS(暗室测出来的数据)
1. Layout之间走线干扰
效率
η ∆ 定义为天线辐射功率Pr与输入功率Pin之比，记为 A，即
Pr Pin
Pr Pr Pl
Rr Rr Rl
Pl 损耗功率 Rl 损耗电阻 Rr 辐射电阻
考虑到馈线与天线失配引入的反射损耗，则天线的总效率应为
A (1 2 )
Zin ZO Zin ZO
2. 稳定性比较 好
3. SAR值相对 比较低
天线面积，高度 要求比较大
1. 容易在高度 小的空间设 计天线；
2. 不能在天线 的附近摆放 器件
1. SAR值比较 高；
2. 净空要求比 较高
带宽比较宽
对净空有极大的 要求
充分利用边框与 后盖来做天线
净空有要求，对 断缝位置有要求
利用金属边框作 为天线
频带宽 度
波瓣宽 度
前后比
工作频 率范围
天线
极化
效率
…
…
输入阻 抗
驻波比
回波损 耗
增益
方向性
技术参数
输入阻抗
10W AC
8W 2W
8W
匹配電路 (Feed Point 饋入點)
∆ 阻抗调试的方式：
− 通过网络分析仪，进行直观的观察终端天 线的 VSWR/Return Loss/smith
ZL ZO ZL ZO
∆ 水平波瓣宽度和垂直波瓣宽度是相互影响的，其关系
式为
Ga
log
32400
Ga 为天线增益；β为水平波瓣宽度；θ为垂直波瓣宽度。
以终端设计为例
PIFA
MONOPOLE
LOOP
金属后盖
金属边框 +玻璃后盖
天线形式
馈地 电点 点
馈 电 点
馈 电 点
地 点
优点 缺点
1. 天线抗干扰 强，允许摆 放器件
反射系数 Zin 天线输入阻抗 ZO 传输线的特性阻抗
技术参数
增益与方向系数的关系 ∆ 公式为
G Smax S0
SS Pin Pin0
A max 0
Pr Pr 0
G AD
∆ 由此可见，增益系数是综合衡量天线能量转换效率和方向特性的参数，它是方向系数与天线效率的 乘积。