陶瓷(微带)天线调试方法
微带帖片天线的仿真分析和优化
华中科技大学硕士学位论文微带帖片天线的仿真分析和优化姓名:***申请学位级别:硕士专业:电磁场与微波技术指导教师:***20070301华中科技大学硕士学位论文摘要微带帖片天线具有剖面低、重量轻、易制作和容易做到与飞行器共形等特有的优点,在实际当中得到了广泛的应用。
随着不同用途需求对天线性能的要求越来越高,准确分析微带天线的物理尺寸和性能参数的关系有越来越重要的作用。
对此,本文利用Ansoft HFSS软件研究了不同物理尺寸下微带天线性能的变化,并进行了优化。
论文论述了天线的基本概念和参数指标,重点对微带天线进行了研究,讨论了典型微带天线的特性和研究方法。
在了解软件Ansoft HFSS的天线仿真功能和仿真流程的基础上,对两种设计方案下的微带天线进行了仿真分析。
最后,针对含切角的微带帖片天线通过仿真优化,得到了天线性能的优化方案。
本文的工作,不仅为微带天线的工程优化设计提供了一种有效途径,而且证实了使用Ansoft HFSS软件的天线仿真功能,能够在其它更为复杂的天线的工程优化设计中,进行更多的方案比较并缩短设计周期,降低研制成本。
关键词微带天线 Ansoft HFSS 仿真分析优化华中科技大学硕士学位论文AbstractMicrostrip patch antenna has been widely used because of its own advantages, such as: low profile, light weight, easy fabrication, conformability to mounting hosts. But, with the increased demands of antenna quality for different purposes, how to analyze the physical sizes and performance parameters of microstrip antenna will be more and more important. So, this thesis used Ansoft HFSS software to optimization and do research about performance changes of microstrip antenna in several physical sizes.The thesis introduced basic concepts and parameters of antenna, focus on microstrip antenna, then the classical microstrip antenna and its methods are illustrated. Be familiar with simulation function and simulation process of Ansoft HFSS software, did simulation analysis about microstrip antenna in two design methods. Finally, simulated the microstrip patch antenna which includes cutting corner, acquired the optimization program of antenna performance.The thesis provided effective approach of engineering optimized design of microstrip antenna, confirmed that functional simulation of Ansoft HFSS software can do optimization design in more complex antenna projects, compared to more programs, it will ensure the precision and reduce the design cost.Key Words:Microstrip antenna; Ansoft HFSS; Simulation analysis; Optimization独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
陶瓷天线 参数解读
陶瓷天线参数解读
陶瓷天线的主要参数包括频率范围、塔益、辐射模式、宽带性能等。
1.频率范围:不同类型的陶瓷天线具有不同的频率范围,常见的有宽频带陶瓷天线和窄带陶瓷天线。
宽频带陶瓷天线可以在较宽的频率范围内工作,适用于多种无线通信系统;而窄带陶瓷天线只能在较窄的频率范围内工作,适用于特定频率的通信系统。
2.增益:陶瓷天线的增益是指其在特定方向上的信号强度与输入信号强度的比值。
塔益体现了陶瓷天线在特定.方向.上的信号放大能力。
3.辐射模式:陶瓷天线的辐射模式是指其向周围空间辐射电磁波的方式。
理想的陶瓷天线应具有全向辐射的能力,即能够在所有方向上均匀地辐射电磁波。
然而,实际中的陶瓷天线可能存在方向性的偏差,导致其在某些方向上的辐射强度较强,而在其他方向上的辐射强度较弱。
4.宽带性能:陶瓷天线的宽带性能是指其在宽频率范围内保持良好工作性能的能力。
具有良好宽带性能的陶瓷天线能够在较宽的频率范围内保持稳定的增益、辐射模式和阻抗匹配,从而支持更宽的无线通信带宽。
此外。
陶瓷天线的轴比也是衡量整机对不同方向的信号塔益差异性的重要指标。
以上信息仅供参考,建议咨询专业人士获取更准确的信息。
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常见天线以及调整方法及规范
常见天线以及调整方法及规范常见天线以及调整方法及规范1、板状天线调整方式板状天线就是定向天线,板状天线是移动通信系统天线的一种,主要用于室外信号覆盖。
无论是GSM 还是CDMA、LTE,板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。
这种天线的优点是:增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能可靠以及使用寿命长。
1.1 天线方位角调整使用扳手等工具对锯齿夹码处的螺丝进行松动(上图中红圈位置),然后将天线以安装抱杆为中心转动调节,达到期望方位角后再次将螺丝拧紧固定好。
板状天线方位角调整范围比较大,可以根据实际需求调整.1.2 下倾角的调节1.2.1 机械下倾角的调节使用扳手等工具对连接臂处的螺丝进行松动(图片中红圈位置),然后对天线的机械角度进行调节,达到期望角度后将螺丝拧紧固定好。
电子下倾的调整1.2.2 电子倾角的调节板状天线电调有两种,一种是旋转调节,一种是插拔调节。
上图为旋钮式调节电调。
旋转旋钮(图中蓝色部分),电调滑标会移动,红色指针(图中箭头指示的地方)到达某一刻度电调即为多少度。
上图为插拔式调节电调。
在调节电子下倾的时候直接通过插拔电调滑标(图中红圈标示部分)即可对其进行调节,滑标漏出的刻度即为当前电子下倾值。
电子下倾的可调范围一般在天线标签上都有标示,如下图:2、美化天线的调节随着移动通信网络的迅速发展,传统基站天线与周边环境的冲突越来越大,很难融入周边的环境,因此直接影响到城市的美好环境。
另外,随着人们环保意识的提高,大多数市民因为对移动通信基站的不了解而对基站进入其周边大楼具有一种盲目的排斥心理。
这些都极大地加大了移动通信运营商基站物业协调、工程实施和基站维护等工作的难度。
天线美化工程作为一种手段,满足了人们对城市环境要求越来越高的需求,越来越受到有关各方的广泛关注。
美化天线一般可以分为以下几个类型分类:1、美化排气管2、美化集束3、美化路灯杆4、美化方柱5、美化空调6、其他美化天线2.1 美化天线的调整方式2.1.1 美化排气管河南联通LTE-FDD美化排气管目前已知只有京信和摩比两种天线方位角的测量中心点(上图中红圈内的点)对着的方向为天线的主控方向,也就是方位角,在测量时罗盘方向与主控方向一致,读出示数即为当前方位角。
陶瓷天线文档
陶瓷天线引言陶瓷天线是一种利用陶瓷材料制作的无线通信设备,广泛应用于手机、电视、无人机等领域。
相比传统的金属天线,陶瓷天线具有尺寸小、重量轻、工作频率范围宽等优点,因此在现代通信技术中得到了广泛应用。
本文将介绍陶瓷天线的工作原理、制作过程以及应用领域。
工作原理陶瓷天线利用了陶瓷材料的特性,通过电磁场的相互作用来发送和接收无线信号。
在无线通信中,陶瓷天线的主要功能是将电磁能量转换为无线信号或将无线信号转换为电磁能量。
陶瓷天线的发射功能是通过施加电压或电流在陶瓷材料中产生振荡,并将其转换为电磁波来实现的。
当电磁波通过陶瓷天线时,它们会被天线中的电流激发并以特定的形式辐射出去。
陶瓷天线的接收功能则是通过电磁波的入射来激励天线并产生电流。
这些电流被转化为电压信号,并通过接收电路进行解调和处理。
制作过程陶瓷天线的制作过程包括材料选择、设计、加工和测试等步骤。
材料选择陶瓷天线的主要材料是陶瓷,常见的有氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷等。
选择合适的陶瓷材料对于天线的性能是至关重要的。
设计设计是陶瓷天线制作过程的重要一步,它决定了天线的尺寸、形状和工作频率等参数。
在设计过程中,需要考虑天线的性能要求,如频率带宽、增益、方向性等。
加工陶瓷天线的加工包括材料成型、打孔、金属化和封装等步骤。
首先,将陶瓷材料粉末与粘结剂混合,然后采用成型工艺将其成型。
接下来,使用激光或机械加工等方法在陶瓷体上打孔。
然后,在孔洞中通过电镀或溅射等方法沉积金属层,形成导电路径。
最后,将天线封装在合适的外壳中以保护其结构和性能。
测试完成天线的制作后,需要进行测试以验证其性能是否符合设计要求。
常用的测试方法包括回波损耗测试、模拟与数字回波测试等。
应用领域陶瓷天线广泛应用于无线通信领域。
以下是几个常见的应用领域:手机陶瓷天线在手机中起着关键作用,它用于发送和接收手机信号。
由于陶瓷天线尺寸小、重量轻,适合集成到手机的紧凑空间中。
电视陶瓷天线也用于电视信号接收。
天线的测量校准方法
天线的测量校准方法天线是无线电收发、无线通讯、雷达系统等无线系统中发挥重要作用的设备,为保证天线正确传输信号,必须对天线进行正确的校准。
本文介绍了常见的天线测量校准方法,包括探测参数测量校准方法、发射参数测量校准方法、电离层特性测量校准方法和室内环境特性测量校准方法等。
一、探测参数测量校准方法探测参数测量校准方法是指为校准一种特定的天线的探测性能,使用特定的测量设备实现的方法。
用这种方法测量校准天线,可以获得正确的特性指标,以及准确的量化指标,这些指标与探测功率有关。
具体来说,可以使用角度调节器和振子设备,将小功率的测试信号发射到天线上,调节角度,测量其响应特性,如果结果满足预期,则表示天线已经正确校准。
二、发射参数测量校准方法发射参数测量校准方法是指为校准一种特定的天线的发射特性,使用特定的测量仪器实现的方法。
用这种方法测量校准天线,可以获得正确的特性指标,以及准确的量化指标,这些指标与发射功率有关。
具体来说,可以使用电力调节器、探针或相量方法,将大功率的信号发射到天线上,测量其发射性能特性,然后调节功率输出至预期值,如果结果满足预期,则表示天线已经正确校准。
三、电离层特性测量校准方法电离层特性测量校准方法是指为校准一种特定的天线的电离层特性,使用特定的测量仪器实现的方法。
用这种方法测量校准天线,可以获得正确的特性指标,以及准确的量化指标,这些指标与电离层特性有关。
电离层特性测量校准,可以使用模拟或数字信号发射至天线,测量其吸收特性,然后调整功率,使用调制器调制信号,以达到满足预期结果的要求,如果结果满足预期,则表示天线已经正确校准。
四、室内环境特性测量校准方法室内环境特性测量校准方法是指为校准一种特定的天线在室内环境中的特性,使用特定的测量仪器实现的方法。
用这种方法测量校准天线,可以获得正确的特性指标,以及准确的量化指标,这些指标与室内环境特性有关。
具体来说,可以使用室内电磁平台,将信号通过射频调制器发射到天线上,并对室内墙壁及室内装饰物(如梳妆台、家具等)进行测量,然后根据测量结果,调节信号功率和特性,以使得信号在室内环境中的传播受到控制,如果结果满足预期,则表示天线已经正确校准。
陶瓷天线工作原理
陶瓷天线工作原理陶瓷天线是一种特殊的天线,它的工作原理是利用陶瓷材料的特殊性能来实现信号传输和接收的功能。
陶瓷天线逐渐引起了人们的关注和广泛应用,具有小尺寸、高效率、宽频带、抗干扰等特点,广泛应用于无线通信、雷达、卫星导航等领域。
下面将详细介绍陶瓷天线的工作原理。
首先,陶瓷天线的基本原理是利用陶瓷材料的介电性能来实现信号的发射和接收。
陶瓷是一种非金属材料,具有良好的介电性能,即在外加电场作用下会发生极化现象。
当陶瓷天线接收到来自外界的电磁波信号时,电磁波的能量会激发陶瓷材料中的电子,在电场的驱动下振荡,产生共振效应。
这种共振效应会改变陶瓷材料的电流分布,使得陶瓷天线能够将电磁波信号转化为电信号,进而传输到接收器。
其次,陶瓷天线的工作原理与其结构有关。
陶瓷天线通常由两部分组成:辐射部分和导引部分。
辐射部分是用于辐射和接收电磁波信号的部分,一般由陶瓷材料构成。
导引部分是用于将信号从辐射部分传输到接收器或发射器的部分,一般由金属材料构成。
辐射部分通过导引部分与接收器或发射器相连,实现信号的传输和接收。
陶瓷天线的工作原理还与其形状和尺寸有关。
陶瓷天线的形状和尺寸是针对特定的频率和应用设计的,一般包括天线长度、宽度和厚度等方面的参数。
这些参数的选择与陶瓷材料的特性和应用需求密切相关。
通过优化这些参数,可以使陶瓷天线具有更好的接收和发射性能。
此外,陶瓷天线在使用过程中还需要考虑陶瓷材料的性能稳定性和耐高温性能。
陶瓷材料通常具有良好的耐高温性能和稳定的介电特性,在高温环境下仍能保持正常的工作,并且不会受到外界环境的干扰。
综上所述,陶瓷天线的工作原理是通过利用陶瓷材料的介电特性和结构设计实现对电磁波信号的发射和接收。
通过优化陶瓷材料的性能和天线的结构参数,可以使陶瓷天线具有更好的信号传输和接收性能,并广泛应用于无线通信、雷达、卫星导航等领域。
天线调试方法及步骤
小天线调试方法及操作步骤1天线的安装依据天线生产厂家对天线各部位的理论设计尺寸,对天线各个部位进行调整,譬如天线馈源的位置、副面位置、副面支撑杆等等。
2对星操作1)依据地球站天线的地理位置和卫星经度计算地球站天线对准卫星的方位角、俯仰角和极化角;2)依据计算的地球站天线对准卫星的极化角,粗调天线极化;3)使用地质罗盘,将天线转动至计算的方位角和俯仰角附近;4)与馈源连接LNA(或LNB),连接电缆至频谱仪。
使用频谱分析仪作为信号接收机,置入卫星信标频率(注意若使用LNB,下行频率为变频后的频率,并注意接入频谱仪的信号没有直流成分),转动天线搜索卫星信标信号。
5)找到卫星信标信号后,依次微调天线方位和俯仰,在信号最大处停止转动。
6)天线对准卫星,要调整天线极化与卫星极化匹配。
方法:一般卫星上有水平和垂直两个信标,将频谱仪置入反极化信标频率。
转动天线极化,将频谱仪显示的反极化信标信号调至最小,此时天线主极化处于最佳状态;7)判断天线是否对准卫星。
正常情况下,转动天线方位或者俯仰,信号的每个第一旁瓣电平从最大值下降-14dB以下,说明天线对准卫星。
8)小站对准卫星(利用频谱仪接收信标,直至信号电平最大,此时天线方位俯仰的任何变化都会使信号电平降低);9)调整到主极化位置,使接收到的主极化信标电平最大;10)调整到交叉极化位置,使接收到的主极化信标电平最小,并记录此时反极化信标电平值;11)调整回主极化位置,使接收到的反极化信标电平最小;12)小站发射单载波,主站测试此时的发射极化隔离度;13)如果发射极化隔离度大于等于30dB,则不需要再调整馈源;14)如果发射极化隔离度小于30dB,则需要调整馈源,使发射极化隔离度满足要求;15)再次测试接收的反极化信标电平,并计算此时的接收极化隔离度;16)最终调整的目标应使发送和接收极化隔离度均大于等于30dB;17)发射极化隔离度测试时的频谱图由中国卫通负责记录并提交给移动公司;3天线加固及作标记方法安装时可以采取以下几种方式来改善天线的抗风性能:1)现场调整好后,根据当地情况,采取辅助措施增强抗风能力,例如:加焊筋、风口方向加围墙等。
天线调试匹配方法[精选]
天线调试匹配方法[精选]第一篇:天线调试匹配方法[精选]通常对某个频点上的阻抗匹配可利用SMITH圆图工具进行, 两个器件肯定能搞定, 即通过串+并联电感或电容即可实现由圆图上任一点到另一点的阻抗匹配, 但这是单频的。
而手机天线是双频的, 对其中一个频点匹配,必然会对另一个频点造成影响, 因此阻抗匹配只能是在两个频段上折衷.在某一个频点匹配很容易,但是双频以上就复杂点了。
因为在900M完全匹配了,那么1800处就不会达到匹配,要算一个适合的匹配电路。
最好用仿真软件或一个点匹配好了,在网络分析仪上的S11参数下调整,因为双频的匹配点肯定离此处不会太远。
,只有两个元件匹配是唯一的,但是pi 型网络匹配,就有无数个解了。
这时候需要仿真来挑,最好使用经验。
仿真工具在实际过程中几乎没什么用处。
因为仿真工具是不知道你元件的模型的。
你必须要输入实际元件的模型,也就是说各种分布参数,你的结果才可能与实际相符。
一个实际电感器并不是简单用电感量能衡量的,应该是一个等效网络来模拟。
本人通常只会用仿真工具做一些理论的研究。
实际设计中,要充分明白Smith圆图的原理,然后用网络分析仪的圆图工具多调试。
懂原理让你定性地知道要用什么件,多调是要让你熟悉你所用的元件会在实际的圆图上怎么移动。
(由于分布参数及元件的频率响应特性的不同,实际件在圆图上的移动和你理论计算的移动会不同的)。
双频的匹配的确是一个折衷的过程。
你加一个件一定是有目的性的。
以GSM、DCS双频来说,你如果想调GSM而又不太想改变DCS,你就应该选择串连电容、并联电感的方式。
同样如果想调DCS,你应该选择串电感、并电容。
理论上需要2各件调一个频点,所以实际的手机或者移动终端通常按如下规律安排匹配电路:对于简单一些的,天线空间比较大,反射本来就较小的,采用Pai型(2并一串),如常规直板手机、常规翻盖机;稍微复杂些的采用双L型(2串2并):对于更复杂的,采用L +Pai型(2串3并),比如用拉杆天线的手机。
天线调节信号强度的方法
天线调节信号强度的方法
天线是无线电通信系统中至关重要的部分,它对信号的接收和发送起着关键的作用。
在使用天线时,有时会遇到信号强度较弱或者信号失真的问题,这时就需要对天线进行调
节来提高信号的质量。
下面将介绍一些常见的天线调节方法。
1.改变天线的位置
天线的位置对信号强度有很大的影响。
通常情况下,将天线放置在高处,远离其他障
碍物和干扰源是最好的。
如果你的天线信号弱或者失真了,尝试将天线放置在更高的位置上,或者将其远离可能引起干扰的物品。
2.调整天线方向
调整天线的方向也可以提高信号强度。
尝试将天线旋转至不同的角度,找到最佳的接
收信号的位置。
对于某些天线,可能需要调整角度的程度甚至是微调,以获得更好的信号
接收效果。
3.使用信号增强器
信号增强器可以帮助增加信号的强度,从而增强信号的质量。
这种设备通常通过天线
连接到接收器或发送器。
信号增强器可以扩大信号,使其可以传输到较远的地方,或帮助
在信号弱的情况下提高信号质量。
4.替换天线
如果其他方法都无法解决信号问题,那么你可能需要考虑更换天线。
市场上有各种不
同类型的天线,包括室内和室外天线,定向和全向天线,无线电和电视天线等等。
选择正
确的天线取决于你的实际需要。
总之,调节天线信号强度是确保顺畅无阻的无线通信的关键之一。
通过调整天线位置、方向、使用信号增强器或者更换天线,你可以让信号更加稳定、清晰。
天线调节器的正确使用
天线调节器的正确使用流行的天调的结构主要为T型结构,即电容-电感-电容形式连接. 电路由两个可调电容和一个可调电感组成.我们分别称它们为CIN, COUT和L.其中电感连接在两个电容联接点及地之间.为了下面讨论方便, 我们假设两个电容都可在20到240pF之间可调.电感可在0.1到35uH之间可调. 在现代天调中,电容是由固定电容和可调电容组合而成的。
在内置式自动天调和许多外置式手工天调中,L是一个固定的具有多个抽头的电容。
在独立的天线调节器中,L是一个绕在圆瓷筒上的可调的(可转动)电感。
独立天调天调中通常包括一个4:1的平衡-不平衡转换器,用来扩展天调的调节范围及使之能驱动平衡负载。
有些天调用 1:1的平衡-不平衡转换器代替。
在使用天调的时候,经常能遇到这种情况:可以找到不止一组T 网络的设置数值。
有一些值可能比另一些值工作得好一些,有一些值可能应该避免在一起。
有时候一个T网络的组合方式使你的机器过热或ALC(自动电平控制)过高…… 让我们来看看为什么会出现这些情况?T网络是匹配的多面手电路。
如果它的电容·电感值能设置到必要的值,它可以匹配无线电爱好者所遇到的任何天线。
我们可以发现,上图所示的天调可以将大多数的天线匹配到50Ω,但麻烦通常来自不正确的调节方法。
调节天调的正确方法如下:对于具有连续可调电感的天调将 Cout调节到最大将Cin 调节到中值调节连续可调电感,找到一个SWR的最低点轻轻地增大或减小 Cin,并重新调节电感,直到找到一个最低点如果SWR低于步骤 3,轻轻地调节Cin(和步骤 4的方向相同)如果SWR高于步骤 3,轻轻地调节Cin(和步骤 4的方向相反)。
仔细调节,并反复步骤 3至步骤 5,找到 SWR几乎为 1:1为止。
当你几乎达到匹配点的时候,调节Cin SWR会上升,这时不管Cin,调节可调电感使SWR最小。
继续往同一个方向调节Cin,直到调节可调电感会使驻波比增大。
微带天线的设计和阻抗匹配
微带天线的设计和阻抗匹配微带天线是一种广泛应用于无线通信领域的新型天线。
它具有体积小、重量轻、易于集成等优点,因此特别适合于现代通信系统的应用。
本文将详细介绍微带天线的原理、设计思路、阻抗匹配方法以及实验验证等方面的内容。
微带天线是在介质基板上制作的一种天线。
它主要由辐射元和传输线组成,通过在介质基板上印制金属导带,形成辐射元和传输线,利用电磁波的辐射和传播特性实现天线的功能。
由于辐射元和传输线都印制在介质基板上,因此微带天线具有体积小、重量轻、易于集成等优点。
选择合适的介质基板,根据需要选择介电常数、厚度、稳定性等参数;在介质基板上印制金属导带,形成辐射元和传输线;根据设计要求,对金属导带进行形状和尺寸的调整;为提高天线的性能,需要进行阻抗匹配等调试;选取合适的材料:根据应用场景和设计要求,选择合适的介质基板和金属材料;设计形状和尺寸:根据天线设计的原理,设计合适的辐射元和传输线形状,以及其尺寸大小;考虑天线的抗干扰能力:为提高天线的性能,需要采取措施提高天线的抗干扰能力,如设置保护区、采用滤波器等。
微带天线的阻抗匹配是实现天线高效辐射的关键环节。
通常情况下,微带天线的阻抗不是纯电阻,而是具有一定的电抗分量。
为了使天线与馈线之间实现良好的阻抗匹配,通常采用以下方法:改变馈线的特性阻抗:通过调整馈线的几何形状、材料等参数,改变馈线的特性阻抗,使其与天线的阻抗相匹配;添加电阻、电容等元件:在馈线与天线之间添加适当的电阻、电容等元件,以调整天线的阻抗,实现阻抗匹配;采用分步匹配:通过在馈线与天线之间设置适当的阶梯状阻抗,逐渐接近天线的阻抗,从而实现良好的阻抗匹配。
为了验证微带天线的性能和阻抗匹配的效果,通常需要进行实验测试。
实验测试主要包括以下步骤:搭建测试平台:根据需要搭建测试平台,包括信号源、功率放大器、接收机等;连接测试平台:将微带天线与测试平台连接,确保稳定的信号传输;调整阻抗匹配:根据实验结果,对天线的阻抗匹配进行微调,以获得最佳的性能;进行测试:在不同的频率、距离等条件下进行测试,收集数据并进行分析;结果分析与讨论:根据实验数据进行分析和讨论,评估微带天线的性能和阻抗匹配的效果。
陶瓷天线是什么?
陶瓷天线是什么?陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置使用的小型化天线。
陶瓷天线的种类分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线。
块状天线是使用高温将整块陶瓷体一次烧结完成后再将天线的金属部分印在陶瓷块的表面上。
而多层天线烧制采用低温共烧的方式讲多层陶瓷迭压对位后再以高温烧结,所以天线的金属导体可以根据设计需要印在每一层陶瓷介质层上,如此一来可以有效缩小天线尺寸,并能达到隐藏天线目的。
由于陶瓷本身介电常数比pcb电路板的要高,所以使用陶瓷天线能有效缩小天线尺寸陶瓷天线采用的材质是陶瓷,重量只有200g,它的频率范围在902MHz~928MHz之间,而且在介电损耗方面,陶瓷介质比pcb电路板的介电损失要小,所以在低耗电率的的蓝牙模块中非常适合使用。
陶瓷天线的效果要强于板载天线,一般有ANT 接入脚和地脚,使用也很比较方便。
陶瓷天线的陶瓷用在无线电中除了电容外,还有一种器件叫做陶瓷滤波器(因为接在天线回路中,许多人误认为是天线),是由锆钛酸铅陶瓷材料制成的,把这种陶瓷材料制成片状,两面涂银作为电极,经过直流高压极化后就具有压电效应。
起滤波的作用,具有稳定,抗干扰性能良好的特点。
陶瓷天线有四个重要参数:增益(Gain)、驻波(VSWR)、噪声系数(Noise figure)、轴比(Axial ratio)。
其中特别强调轴比,它是衡量整机对不同方向的信号增益差异性的重要指标。
陶瓷天线工作原理是利用GPS卫星来实现导航定位的,而用户的接收机主要任务是提取卫星信号中的伪随机噪声码和数据码,以进一步解算得到接收机载体的位置、速度和时间(PVT)等导航信息,陶瓷天线的原理要分两部分来说:一是发射天线,一是接收天线。
陶瓷天线的工作原理陶瓷天线发射天线简单说,就是通过一根叫做“天线”的电极将天线与地之间形成的高频电场变成电磁波,从而能发射出去并传波到远方。
陶瓷天线接收天线简单说,就是通过一根叫做“天线”的电极将空中传来的电磁波感应为电场,生成高频信号电压,送到接收机进行信号处理。
陶瓷天线接法
陶瓷天线接法
陶瓷天线接法是指在无线通信设备中使用陶瓷材料作为天线的一种接法。
陶瓷材料具有高强度、高温度、低介电常数和低介质损耗等特点,因此被广泛应用于天线设计中。
陶瓷天线接法有多种形式,其中最常见的是微带天线(MIFA)接法。
MIFA是一种板状天线,可以在陶瓷基底上制造。
其结构简单、制造成本低、适用于各种频率段和极化方式,因此成为了无线通信领域中最常用的天线之一。
除了MIFA接法,还有其他陶瓷天线接法,如倒角天线、蜗牛天线和贴片天线等。
这些接法都具有陶瓷材料的优点,可以提高天线性能和工作稳定性。
在实际应用中,陶瓷天线接法需要考虑天线的设计、制造和安装等方面的问题。
需要综合考虑频率、带宽、增益、极化方式、天线尺寸、匹配等因素,以确保天线的良好性能和稳定工作。
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wifi贴片陶瓷天线应用指南(2011)
叠层片式天线应用指南1、介绍片式天线系列是基于ISM 频段2.4GHz 的应用,如蓝牙,家庭网络无线射频,中国移动多媒体广播等。
它们具有结构紧密、重量轻、嵌入式应用、合适的增益及带宽、全方位和低损耗等特点。
同时,它们可以进行通用的SMT 贴装。
众所周知,小尺寸的片式天线对于应用环境非常敏感,如同K 值和FR4板的厚度。
因此它们需要合适的由电感和电容组成的匹配电路,从而保证在一个良好的状态下工作。
这就意味着需要在最终产品方案上进行天线的匹配以获得最好的性能。
产品规格书上的性能(如下表)是在我司自己的测试板上测量的。
调整后,天线的中心频率会下降到2.45GHz 。
我们可以提供不同种类的天线,它们具有不同的尺寸及中心频率,因此客户可以根据自己产品基板的情况选择最合适的一款。
2、匹配电路&元件片式天线可以与成品的环境进行匹配,通常这个步骤需要用到以下的电容和电感。
*串联:用串联方式连接天线和反馈线 *并联:用并联方式连接天线和反馈线客户需要在放置天线前设置好π型电路,然后可以灵活地选择以下的电路类型。
型号 尺寸 (mm) 谐振频率 (GHz) 带宽 (MHz) 平均增益 (dBi) 增益(dBi)SLDA31 3.2×1.6×1.0 2.80 100 -0.5 0.5SLDA52 5.0×2.0×1.0 2.54 200 0.5 2.5 SLDA62 6.0×2.0×1.0 2.64 200 0.7 2.6SLDA72 7.2×2.0×1.0 2.86 250 1.0 2.7 SLDA81 8.0×1.0×1.0 3.01 200 2.0 0.5SLDA92 9.0×2.0×1.0 2.66 300 1.0 3.0 SLDA35050 35.0×5.0×1.0 0.65 50 --2.0dBi (710MHz).-7.0dBi (474MHz) 元件 描述 数值*Series C 0.5 ~ 10 pF Capacitor*Shunt C 33, 100 pF Series L 1.0 ~ 6nHInductor Shunt L 1.0 ~ 6nH布局举例:1# 2# 3#如果PCB 板有足够的空够,建议使用布局1。
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▲L2007.05.30陶瓷天線微調手則目前GPS 業界最常使用的陶瓷天線有兩種,分別為偏心饋入式及中心饋入式陶瓷天線,這兩種形式的天線是以饋入點位置作區別,所謂的偏心饋入其饋入點位置在陶瓷天線正中心偏一角的對角線上 (如Fig-1所示),而中心饋入式天線其饋入位置並非在其正中心,它是在正中心往上移一點的位置(如Fig-2所示)。
因GPS 衛星為所使用的發射天線為右旋圓極化 (RHCP) 天線,為使待接收的GPS 裝置能順利接收衛星訊號,因此通常在設計接收天線時會使用相同的右旋極化結構來設計,如Fig-1(a)、Fig-2(a)皆為右旋極化結構。
左旋極化結構如Fig-1(b)、Fig-2(b)所示。
(a) RHCP (b) LHCPFig-1,偏心饋入式陶瓷天線(a) RHCP (b) LHCP■ 偏心饋入式陶瓷天線Fig-3此饋入方式是藉由兩互相垂直的模態 (Lx 及Ly) 其共振長度的些微差異 (Lx ≠ Ly) 所形成圓極化輻射波,若Lx > Ly,此為右旋圓極化天線(RHCP antenna);反之,若Lx < Ly,則為左旋圓極化天線(LHCP antenna)。
因GPS天線需設計為RHCP ,所以Lx > Ly,故Lx為低頻模態( f L),Ly為高頻模態( f H)。
如圖Fig-4 所示,由Return Loss可看出其兩模態位置,f L 頻率為marker-2,f H 頻率為marker-3,其圓極化中心頻率為marker-1,須特別注意圓極化中心頻率為Smith Chart 兩模態所相交的尖點,並非Return Loss的最低點。
而微調的方式可分為削邊、挖槽縫及截角三種方式,其操作方式如下敘述。
Hf L1、削邊微調Fig-51.1削邊Cut-X對照Fig-5,將Cut-X位置削短(削邊時需注意平整) ,因Lx較原來長度縮短了,相較於微調前低頻模態( f L ) 會往高頻偏移,在高頻模態( f H ) 不變的情況下兩模態變相互靠近了,因此在Smith Chart上可看出原本中心頻率的小圈越來越小,漸漸變成尖點甚至尖點不見了,且在削邊的同時中心頻率( fc )也會跟著變高,如Fig-6所示。
f L1.2削邊Cut-Y對照Fig-5,將Cut-Y位置削短(削邊時需注意平整) ,因Ly較原來長度縮短了,相較於微調前高頻模態( f H ) 會往高頻偏移,在低頻模態( f L ) 不變的情況下兩模態逐漸遠離,因此在Smith Chart上可看出原本中心頻率的小圈越來越大,且在削邊的同時中心頻率( fc )也會跟著變高,如Fig-7所示。
HFig-72、切槽縫微調2.1挖槽縫Slot-X對照Fig-8,切削Slot-X位置使其形成一槽縫,電流所跑的路徑會由原來的紅色虛線走向變成綠色虛線走向,因Lx的電流路徑變長了,,相較於微調前低頻模態( f L ) 會往低頻偏移,在高頻模態( f H ) 不變的情況下兩模態相互遠離了,因此在Smith Chart上可看出原本中心頻率的尖點會越來越大,漸漸形成小圈乃至大圈,且在挖槽縫的同時中心頻率( fc )也會跟著變低,如Fig-9所示。
f LFig-92.2挖槽縫Slot-Y對照Fig-8,切削Slot-Y位置使其形成一槽縫,電流所跑的路徑會由原來的紅色虛線走向變成綠色虛線走向,因Ly的電流路徑變長了,相較於微調前低頻模態( f H ) 會往低頻偏移,在低頻模態( f L ) 不變的情況下兩模態越來越靠近,因此在Smith Chart上可看出原本中心頻率的小圈會慢慢變小,最後形成尖點甚至尖點消失,且在挖槽縫的同時中心頻率( fc )也會跟著變低,如Fig-10所示。
Fig-103、 截角微調Fig-11Lf H3.1截角 - A對照Fig-11,將A位置截角(截角時盡量保持截角形狀為等腰三角形),在Smith Chart上可看出其軌跡圖會以外圈中心為圓心,依順時針方向旋轉偏向電容性阻抗,且截角會使兩模態電流路徑稍微變短,因此中心頻率 (fc) 也會稍稍變高,如Fig-12所示。
特別注意在截角時同一組截角的大小需盡量保持一樣。
Fig-123.2截角 - B對照Fig-11,將B位置截角(截角時盡量保持截角形狀為等腰三角形),在Smith Chart上可看出其軌跡圖會以外圈中心為圓心,依逆時針方向旋轉偏向電感性阻抗,且截角會使兩模態電流路徑稍微變短,因此中心頻率 (fc) 也會稍稍變高,如Fig-13所示。
特別注意在截角時同一組截角的大小需盡量保持一樣。
Fig-13★注意事項 :在微調時需特別觀察Return Loss兩模態的位置,注意不可讓低頻模態頻率超過高頻模態,若讓兩模態位置顛倒會讓原本呈右旋極化的結構變成左旋極化,故微調時要特別小心,若發現所切割位置理論上的特性與網路分析儀所呈現出來的特性相反,極有可能發生極化顛倒的情況。
而最保險的方式就是在把頻率調高時,先調高高頻模態(削Cut-Y位置),再調低頻模態(削Cut-X位置),如此反覆慢慢微調到想要的頻率點;在欲降低頻率時,先降低低頻模態(挖Slot-X位置),再降低高頻模態(挖Slot-Y位置),如此反覆慢慢微調到想要的頻率點,並且不使兩模態顛倒。
在使用電動刻刀雕刻陶瓷天線時,需注意雕刻乾淨,切刻過的地方盡量不要有殘存的銀墨,且須以酒精加以清潔其表面。
★微調例子:若有一陶瓷天線其特性如Fig-13所示fc = 1576.3MHz,impedance = (41.722+j75.835m)Ω,欲將此天線微調至fc=1575MHz,impedance =50Ω。
1. 首先將fc尖點旋轉至50Ω附近 (截角A,順時針旋轉相位,但其fc會跟著升高)。
2. 將fc小圈縮小並降頻至1575MHz (挖槽縫Slot-Y,將高頻模態降頻使小圈縮小) 。
3. 若尚未到達我們想要的目標,接著再做一些小微調慢慢修正。
■ 中心饋入式陶瓷天線此饋入方式其刷銀面大致上為長寬等長的正方形,藉由兩截角造成互相垂直的兩模態(Da 及Db)共振長度的些微差異 (Da ≠Db) 所形成圓極化輻射波,若Da < Db 此為右旋圓極化天線(RHCP antenna);反之,若Da > Db 則為左旋圓極化天線(LHCP antenna)。
因GPS 天線需設計為RHCP ,所以Da < Db ,故Db 為低頻模態( f L ),Da 為高頻模態( f H )。
如圖Fig-15 所示,由Return Loss 可看出其兩模態位置, f L 頻率為marker-2,f H 頻率為marker-3,其圓極化中心頻率為marker-1。
同偏心饋入式陶瓷天線的定義,圓極化中心頻率為Smith Chart 兩模態所相交的尖點,並非Return Loss 的最低點。
而微調的方式可分為削邊、挖槽縫及截角三種方式,其操作方式如下敘述。
Hf L1、 削邊微調Fig-161.1削邊Cut-X對照Fig-16,切削Cut-X 位置 (削邊時需注意平整) ,在Smith Chart 上可看出其軌跡圖會以外圈中心為圓心,依順時針方向旋轉偏向電容性阻抗,且中心頻率 (fc) 也會跟著變高,如Fig-17所示。
特別注意在削邊時兩邊Cut-X 所切削的大小需盡量保持相同。
Cut-XCut-X Cut-Y1.2削邊Cut-Y對照Fig-16,切削Cut-Y位置(削邊時需注意平整) ,在Smith Chart上可看出其軌跡圖會以外圈中心為圓心,依逆時針方向旋轉偏向電感性阻抗,如Fig-18所示。
特別注意在削邊時兩邊Cut-Y所切削的大小需盡量保持相同。
Fig-182、切槽縫微調2.1挖槽縫Slot-X對照Fig-19,切削Slot-X位置,在Smith Chart上可看出其軌跡圖會以外圈中心為圓心,依逆時針方向旋轉偏向電感性阻抗,且中心頻率 (fc) 也會跟著變低,如Fig-20所示。
Fig-202.2挖槽縫Slot-Y對照Fig-19,切削Slot-Y位置,在Smith Chart上可看出其軌跡圖會以外圈中心為圓心,依順時針方向旋轉偏向電容性阻抗,如Fig-21所示。
▲Fig-213、 截角微調Fig-223.1截角 - A對照Fig-22,將A位置截角(截角時盡量保持截角形狀為等腰三角形),因Da的電流路徑變短了,相較於微調前高頻模態( f H ) 會往高頻偏移,在低頻模態( f L ) 不變的情況下兩模態越來越分離,因此在Smith Chart上可看出原本中心頻率的尖點會慢慢變大,最後形成小圈,且在截角的同時中心頻率( fc )也會跟著變高Fig-23所示。
f HFig-233.1截角 - B對照Fig-22,將B位置截角(截角時盡量保持截角形狀為等腰三角形),因Db電流路徑變短了,相較於微調前低頻模態 ( f L) 會往高頻偏移,在高頻模態(f H) 不變的情況下兩模態越來越靠近,因此在Smith Chart上可看出原本中心頻率的小圈會慢慢變小,最後形成尖點甚至消失,且在截角的同時中心頻率( fc )也會跟著變高Fig-24所示。
f LFig-24★注意事項 :與偏心饋入式相同,在微調時需特別觀察Return Loss兩模態的位置,注意不可讓低頻模態頻率超過高頻模態,若讓兩模態位置顛倒會讓原本呈右旋極化的結構變成左旋極化,故微調時要特別小心,若發現所切割位置理論上的特性與網路分析儀所呈現出來的特性相反,極有可能發生極化顛倒的情況。
而最保險的方式就是在把頻率調高時,先調高高頻模態(削截角-A位置),再調低頻模態(削截角-B位置),如此反覆慢慢微調到想要的頻率點;在欲降低頻率時,先降低低頻模態(挖Slot-Y位置),再降低高頻模態(挖Slot-X位置),如此反覆慢慢微調到想要的頻率點,並且不使兩模態顛倒。
在使用電動刻刀雕刻陶瓷天線時,需注意雕刻乾淨,切刻過的地方盡量不要有殘存的銀墨,且須以酒精加以清潔其表面。
中心饋入式陶瓷天線相較於偏心式,因各微調的位置對電性特性來說較不如偏心饋入式單純,如削邊、挖槽縫對頻率及相位各參數皆同時有所影響,因此在微調的同時需先思考修改位置的先後順序才不至於切削過度,影響天線的特性(如Gain)。
★微調例子:若有一陶瓷天線其特性如Fig-17所示fc = 1597.1MHz,impedance = (44.3-j21.1)Ω,欲將此天線微調至fc=1575MHz,impedance =50Ω。
1. 首先將fc降頻至1575MHz上下,並逆時針旋轉相位至50Ω附近(挖槽縫Slot-X,可使fc降低並逆時針旋轉相位)。
2. 將fc小圈。