第五章4现代天线技术
现代无线通信天线
采用多波束形成技术，实现多个方向上的高增益 覆盖，提高系统容量和覆盖范围。
2023
PART 04
无线通信系统中天线应用 案例分析
REPORTING
移动通信系统中的应用
基站天线
用于接收和发送无线信号，实现与移动终端的通信。基站天线通常采用定向天线 ，具有高增益、低副瓣等特性，以提高通信质量和覆盖范围。
大规模天线阵列
为满足5G/6G时代的高速率、低时延通信需求，需要设计大规模的天线阵列，实现空间复 用和波束赋形。
多功能集成
5G/6G时代的天线需要集成多种功能，如通信、感知、定位等，实现一站式的无线服务。
跨领域合作推动产业创新发展
01
材料科学
与材料科学家合作，开发新型的天线材料，提高天线的性能和可靠性。
优化算法
应用遗传算法、粒子群 优化等智能优化算法， 对天线结构进行优化设 计，提高天线的性能。
深度学习
利用深度学习技术建立 天线性能预测模型，指 导天线设计过程中的参 数选择和调整，提高设 计效率。
5G/6G时代对无线通信天线的需求变革
高频段通信
5G/6G时代将采用更高频段进行通信，需要设计能够工作在毫米波、太赫兹等高频段的天 线。
天线基本概念与原理
REPORTING
天线定义及作用
天线定义
天线是一种能够将传输线上传播的导 行波，变换成在无界媒介（通常是自 由空间）中传播的电磁波，或者进行 相反的变换的变换器。
天线作用
天线作为无线通信系统中的重要组成 部分，主要作用是辐射和接收电磁波 ，实现信号的传输与接收。
辐射原理与电磁波传播
利用振子的谐振特性，通过调整振子长度、形状和馈电方式实现天 线性能的优化。
5.1-5.3天线概述《微波技术与天线(第2版)》课件
S 1 EH 2
为虚数,
每周期平均辐射功率为零。电磁能量在场源和场之间来回振荡,
没有能量向外辐射, 所以近区场又称为感应场。
1
r 3 第5章 天线基本理论
(2 )
远离振子的区域， 即 kr1 的区域，称为远场区。
保留
1 r
项，忽略
1 r2
项和 1
r3
项。
由
Er
E
Il 2 cos( j
4 0
2400
1230909
第5章 天线基本理论
5.3 磁基本振子
磁基本振子又称磁流元、磁偶极子。所谓磁流元就是载有高频电 流的小圆环，环半径和周长远小于波长，因此可以认为流过小环的时 谐电流的振幅和相位处处相同，也就是说电流均匀分布。
5.3.1小电流环的辐射场
（ a ）小电流环
图 5-2 磁基本振子
第5章 天线基本理论
5.1.1天线概述
天线有以下功能: 1 天线是能量转换器，能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量； 2 是方向性器件，具有方向性； 3 应能发射或接收规定极化的电磁波, 即天线有适当的极化； 4 天线是开放系统； 5 天线必须具有一定的频带宽度。
第5章 天线基本理论 4. 电调天线 所谓电调天线，即指使用电子调整下倾角度的移动天线。
第5章 天线基本理论
E e
E0 r
sinejkr
H
e
E0
r
sinejkr
依题意，当 9 0 ， r10k0 m时
E10 V 0/mE r010 E 01030
E 0 1 1 0 3 E 0 0 1 1 0 3 1 0 0V 0 /m 0 1 V /m 0
第5章 天线基本理论
天线的主要技术和发展趋势PPT精选文档
实际的电磁波传播并非在理想的自由空间 进行，而在一定的媒介中传输，不同的 媒介对无线电波影响是不一样的，在通常 的传输距离上，电波传播的损耗也是非 长大的。 电波传播分析
6
天线发展史
• 最早的发射天线是H.R.赫兹在1887年为了验证J.C.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。自从这副天线 产生以后，天线的发展大致分为四个历史时期。
•
目前移动通信天线通过第一种方式实现一定程度的小型化，业 12
⑵多制式天线
• 未来多种制式共用一面超宽带天线，不仅天线工作频段覆盖 多个制式，而且可以根据系统的不同要求实现每一个制式的独立 调节。多制式天线的应用将节省建站成本和资源，灵活满足每种 制式的网络覆盖要求。
13
（2.2）多制式天线应用
• 回到家后，戴柏马上拿了一条导线接上机器，狮子都能很快地保 持平衡，于是突发奇想：如果天线也能保持平衡，效果会怎样呢？ 回到家后，戴柏马上拿了一条导线接上机器外壳，另一条导线则 接到发射机输出，把两根导线对称摆开，这就成为一组新的天线。 感谢上帝，这种平衡天线非常好用！这就是大名鼎鼎的“双偶极” （DIPOLE）天线，为了纪念戴柏，而以他的名字来命名。接下来 的发明人是无线电爱好者崔伯 （Von Trap）。由于家里空间不够 大，无法架设双偶极天线，所以他沿着天线，每隔几英尺左右就 绕几个圈，好把过长的部分缠绕起来，并且在缠绕的电感上并联 电容，这就是“崔伯双偶极天线” (TRAP DIPOLE)，也叫陷波式偶 以认为是辐射电磁波的最小单元，任意线天线均可以 看成有一系列基本振子构成。
现代新一代天线技术的研究以及应用
现代新一代天线技术的研究以及应用随着科技的不断进步与发展，人们对生活质量以及便利程度的追求也在持续上升。
而天线作为信息传输与接收的重要载体，也面临着不断更新与改良的需求。
现代新一代天线技术的研究以及应用，成为了当前增强人类通讯能力、创造更便捷生活的关键。
传统天线技术存在的不足，进一步激发了新一代天线技术的研发热潮。
传统天线技术因为体积较大、成本较高、传输效果受到环境因素的影响等原因，难以适应现代多元化、高速化的通讯需求。
而新一代天线技术则通过先进的材料与结构设计等方面创新，使天线具有更小的体积、更高的效益以及受环境因素影响减小等优势。
其中一种新型天线技术——纳米天线技术，引起了广泛关注。
纳米天线技术是一种以奈米纳米米尺度制造出来的天线，其尺寸只有美国一分硬币厚度的百分之一，可以大幅降低天线重量与大小。
此外，纳米天线还可降低传输频率的需求，减小了通信对电量的依赖，可以在电量低下的状态下仍保持通信稳定性和数据传输率。
随着新一代天线技术的应用日益广泛，将为人们带来前所未有的便捷和可能。
其中，智能手机、数码相机、电视、全球定位系统等领域，是新一代天线技术的主要应用领域。
例如，智能手机采用新一代天线技术后，无需像传统手机天线一样占据必要的空间，并且天线频率可以非常大，可通过不同渠道自动选择最佳传播方案，保证较高的通信稳定性和数据传输率。
电视方面则采用了宽带数字天线技术，无需额外信号传输设备即可接受更加清晰、高品质的电视信号。
除了智能手机与电视等领域，新一代天线技术还可以应用于卫星通讯、机载雷达和航空导航等高端领域。
天线技术的发展将为人们的日常生活和工作带来巨大的便利和帮助。
需要指出的是，虽然新型天线技术优势明显，但其也存在一定的挑战与改进空间。
例如，新型天线技术的成本及应用范围有限，需要更多领域的支持和应用探索。
还有一些基础研究困难需要克服，例如材料的薄膜制备、电磁性能设计等。
总结来看，现代新一代天线技术的研究以及应用，将为人们带来全新的通讯体验和生活质量的提升。
天线的主要技术和发展趋势
1 线天线
• 基本振子可以认为是辐射电磁波的最小单元,任意线天线均可以 看成有一系列基本振子构成.
• 基本振子的辐射 • 天线的电参数
2 面天线
• 面天线用在无线电频谱的高频段,尤其是微波波段.这类天线所载 的电流是分布在金属面上的,金属面的口径尺寸远大于工作波长.
• 面天线的分析方法
3 电波传播
实际的电磁波传播并非在理想的自由空间 进行,而在一定的媒介中传输,不同的 媒介对无线电波影响是不一样的,在通常 的传输距离上,电波传播的损耗也是非 长大的. 电波传播分析
天线发展史
• 最早的发射天线是H.R.赫兹在1887年为了验证J.C.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.自从这副天线产 生以后,天线的发展大致分为四个历史时期.
天线的主要技术
• 1 首先天线要有一个电磁开放系统.天线应尽可能的完成导波能 量与电磁波能量的相互转换.
• 2 天线与发射机或接收机匹配. • 3 天线要具有方向性.电磁波尽可能集中于确定方向上,或对 确
定方向的来波最大限度接受. • 4 天线有适当的极化,能发射或接受规定极化的电磁波. • 5 应有足够的工作频带.
⑷天线与射频模块连接由分离式向集中式 发展
• 未来集中式的设备代替分离式的设备,光纤代替电缆,天线与主 设备实现小型化和一体化并充分结合,实现天线资源的节约和灵活 的部署方式,适应网络扁平化的发展趋势.
现代天线技术2016-2
现代天线技术
移动通信工程对基站天线参数的要求
天线参数对网络覆盖的影响* 对网络的不同影响程度 满足网络覆盖要求的基础指标 天线参数 水平面波束宽度 垂直面波束宽度 电下倾角度 前后比 增益 交叉极化比 上旁瓣抑制 波束偏移 方向图一致性 下零点填充 方向图圆度
能够提升网络通信质量的辅助指标
对网络性能有影响的辅助指标源自现代天线技术带宽The bandwidth of an antenna is defined as “the range of frequencies within which the performance of the antenna, with respect to some characteristic, conforms to a specified standard.” The bandwidth can be considered to be the range of frequencies, on either side of a center frequency (usually the resonance frequency for a dipole), where the antenna characteristics (such as input impedance, pattern, beamwidth, polarization, side lobe level, gain, beam direction, radiation efficiency) are within an acceptable value of those at the center frequency.
P 相同
Emax E0
2 2 2
2
P 相同
现代天线理论
宽带微带天线技术(5)
Design of a Wideband Antenna Package with a Compact Spatial Notch Filter For Wireless Applications APS 2002. IEEE , Volume: 2 , 2002 Page(s): 492 -495
宽带喇叭天线技术(6)
IEEE AP.V. 50, NO. 2, Feb. 2002 P.192 Wide-Band Linearly or Circularly Polarized Monopulse Tracking Corrugated Horn
宽带喇叭天线技术(7)
2000, IEEE, AP-s p.178 TSA Element Design for 500-1500MHz Array
IEEE， mw AND Guided wave Lett. 1999, V.9, N.11， p.453 Ultrabroad-band Vertical Transition for Multilayer Integrated Circuits
宽带微带天线技术(2)
Microwave and Optical Techn. Lett. V.25 N.3 2000.p.206 Broadband CPW_FED wide Slot Antenna
PBG技术用于工作频道的设计
Aperture-Coupled Patch Antenna on UC-PBG Substrate IEEE MTT VOL. 47, NO. 11, NOVEMBER 1999 P.2123
第五章3现代天线技术
This would attract more system engineers to choose dielectric resonator antennas when designing their wireless products.
4
DRAs of various shapes
5
Cylindrical DRA
Analysis method：Green Function
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Photos of a probe-fed DRA.
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The geometry of cylindrical DRA
9
Input impedance and resonant frequency εr = 8.9
a = 2.54 mm, b = 1.74 mm, l = 1.52 mm, εr = 8.9, r1 = 0.075 mm.
22
23
Rectangular DRA
24
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annular-slot excited CP cylindrical DRA
26
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DRA ARRAYS
方向图可以在宽波瓣和几乎全向之间变化，但是这 受它的接地板的形状和尺寸的影响很大。
关于介质谐振器的频率、阻抗带宽、各种常见的结 构等，Mongia 和 Bhartia做了很好的总结。
51
Shanghai Jiao Tong University
谢谢！
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48
安装在移动终端地介质谐振天线示例
现代天线技术背景及相关技术介绍
现代天线技术背景及相关技术介绍简介：在现代通信技术的发展中，天线作为通信系统的重要组成部分起到了关键性的作用。
天线是将电磁波从送信机中辐射出去或从接收机中接收到的电磁波传导到导线中的装置。
随着科学技术的进步，新型的天线技术不断涌现，为通信领域的进一步发展带来了巨大的推动。
1. 多天线技术：多天线技术是指在一个系统中使用多个天线的技术。
多天线技术可以提高通信系统的容量、覆盖范围和可靠性。
最常用的多天线技术之一是MIMO（Multiple-InputMultiple-Output）技术，它利用多个发射天线和接收天线，通过利用空间中的多条传播路径，实现数据传输和接收多达数个位元的通信。
2. 智能天线技术：智能天线技术是指利用现代电子技术和信号处理技术，使天线能够实时感知和调整自身的工作状态以优化通信质量。
通过智能天线技术，可以实时调整天线的指向、波束形成和功率分配，以适应不同通信环境下的要求。
智能天线技术可以提高通信系统的容量、可靠性和抗干扰能力。
3. 宽带天线技术：宽带天线技术是指具有宽频带特性的天线技术。
在现代通信系统中，要求天线能够工作在多个频段，以适应不同的通信需求。
宽带天线技术可以通过设计特殊的天线结构和优化天线参数来实现宽频带的工作能力。
4. 柔性天线技术：柔性天线技术是指利用柔性材料制造的天线技术。
相比传统刚性天线，柔性天线具有体积小、重量轻、安装方便等优势。
柔性天线技术可以广泛应用于无线通信设备、电子标签等场合。
5. 毫米波天线技术：毫米波天线技术是指天线在毫米波频段（30GHz-300GHz）工作的技术。
毫米波天线技术具有较高的传输速率和较大的带宽，可以用于超高速通信和高容量数据传输。
总结：随着通信技术的不断发展，现代天线技术也在不断创新与演进。
多天线技术、智能天线技术、宽带天线技术、柔性天线技术和毫米波天线技术等都是当前研究和应用的热点。
这些新技术的出现为通信系统的性能提升和应用拓展提供了巨大的可能性，将为人们的日常生活和工作带来更多便利与便捷。
天线技术课件(西电第二版)第1章
雷达天线用于跟踪和引导导弹攻击目标。
射电天文领域的应用
天体观测
射电望远镜天线用于接收来自宇宙空间的射电波，研究天体的物 理特性和演化。
射电干涉仪
多个射电望远镜组成射电干涉系统，通过相位干涉原理提高观测分 辨率。
射电谱线研究
射电望远镜用于观测天体的射电谱线，研究天体的化学成分和物理 状态。
卫星通信领域的应用
天线的阻抗匹配决定了天线与传输线之间 的能量传输效率，良好的阻抗匹配可以降 低信号的反射和损耗。
02
天线的发展历程
早期天线的发展
19世纪末
无线电报机的出现，用于远程通 信。
20世纪初
无线广播的兴起，无线电波用于传 送声音信号。
1920年代
收音机普及，天线作为接收无线信 号的重要部件。
现代天线技术的进步
天线技术课件(西电第二版)第 1章
• 天线基础知识 • 天线的发展历程 • 天线的基本类型 • 天线的应用场景
01
天线基础知识
天线的定义与分类
天线的定义
天线是一种可将传输线或自由空间的电磁波转换为接收机可接收的电 信号，或将电信号转换为传输线或自由空间的电磁波的设备。
按工作频段分类
可分为长波、中波、短波、超短波、微波等类型。
方向性图为心形，水平面无方 向性。
引向天线
01
由一根或数根导线加装 反射器和辐射器组成。
02
反射器将电磁波反射至 辐射器，辐射器再将电 磁波辐射出去。
03
增益高，方向性强，常 用于定向通信。
04
结构复杂，成本较高。
螺旋天线
由一根长度为四分之一波长的导线绕成螺旋形状构成。 结构简单，成本低，常用于移动通信和卫星通信。
现代天线技术2016-1
现代天线技术
电波传播分类（按频率分）
地球表面的电波传播
现代天线技术
电波传播分类（按媒质分）
地球及其近地空间
现代天线技术
电波传播分类（按媒质分）
• • • • 地下电波传播 地波传播 对流层电波传播（视距传播、散射传播） 电离层电波传播（电离层反射传播、电离层 散射传播、流星电离余迹散射传播） • 地—电离层波导传播 • 外大气层及行星际空间电波传播
波吸收峰 (高衰减带)
现代天线技术
对流层对电波传播的影响
• 降雨的退极化效应 一种极化状态的电磁波转变为另一种极化状态，这种现象 称作退极化或去极化。降雨引起的退极化现象主要是因为 雨滴的非球形和雨滴轴相对于电波传播之间的夹角不等于 零引起的。 交叉极化分辨力
XPD 20 lg E11 (dB) E12
现代天线技术
地面对电波传播的影响
平地面的 菲涅耳区 第一菲涅尔椭球 与地平面的相交 部分为椭圆，称 为有效反射区， 有效反射区 这一部分地面的 反射和散射对接 收点有比较大的 影响。
现代天线技术
地面对电波传播的影响
球地面的凸起高 度及传播余隙 传播余隙 障碍物高度
地球凸起高度 根据传播余隙的不同，可把电路分成三种类型：Hc>RF0称为开 电路；Hc<0称为闭电路；0<Hc<RF0称为半开电路。 第一种情况意味着，接收点场强可能得到自由空间传播时的信 号强度。在地面微波中继系统中，一般均采用开电路。 现代天线技术
Ae jkr0 P点的场: U ( P ) r0 e jkR K ( )ds R S
Ae jk ( r0 b ) j ( K 1 K n ) r0 b
现代天线技术
天线技术的原理和应用
天线技术的原理和应用1. 引言天线是无线通信系统中至关重要的组成部分，它起着接收和发送无线信号的作用。
天线技术的发展已经推动了无线通信的革命，使得无线通信成为现代社会中必不可少的一部分。
本文将介绍天线技术的原理和应用。
2. 天线的原理天线的原理是基于电磁波的辐射与接收。
当交变电流通过天线时，会产生电磁波，这些电磁波向周围空间传播。
同样地，当天线接收到电磁波时，交变电流会在天线中产生。
天线设计的关键在于使得辐射和接收的电磁波能够达到最佳的功率传输和接收效果。
3. 天线的类型天线根据其形状和结构可以分为多种类型。
以下是一些常见的天线类型：•偶极子天线：偶极子天线是最简单的一种天线，它由两个相等长度的导体组成。
偶极子天线广泛应用于无线通信和电视广播等领域。
•方向性天线：方向性天线具有一定的辐射方向性，可以将辐射能量集中到特定的方向上。
这种天线常用于长距离通信和卫星通信等场景。
•微带天线：微带天线由导电贴片嵌入在介质基板上组成。
它的特点是结构简单、体积小，适用于低频率和高频率的应用。
•阵列天线：阵列天线由多个天线组成，这些天线按一定的方式排列在一起。
阵列天线可以将辐射能量集中到特定的方向上，并且具有一定的波束调控特性。
4. 天线的应用天线技术广泛应用于各个领域，以下是一些常见的应用领域：•无线通信：天线是无线通信的关键组件，它用于手机、笔记本电脑、无线路由器等设备中，实现了无线信号的传输和接收。
•卫星通信：天线在卫星通信系统中扮演重要的角色，它用于实现地面站和卫星之间的无线通信，将地面传输的信号传递到卫星，并将卫星传输的信号传递到地面。
•雷达系统：雷达系统中的天线用于发送和接收雷达信号，实现目标的探测和跟踪。
•电视和广播：电视和广播中使用的天线用于接收电视信号和广播信号，将其转化为可视化和听觉化的内容。
•无线能量传输：无线能量传输是一种新兴的技术，通过天线将能量无线传输到远距离的接收设备上，可用于充电、无线电等方面。
主集天线和分集天线——4G天线技术
主集天线和分集天线——4G天线技术主集天线和分集天线分集接收技术是⼀项主要的抗衰落技术，可以⼤⼤提⾼多径衰落信道传输下的可靠性，在实际的移动通信系统中，移动台常常⼯作在城市建筑群或其他复杂的地理环境中，⽽且移动的速度和⽅向是任意的。
分集接收技术被认为是明显有效⽽且经济的抗衰落技术。
分集的基本思想是将接收到的多径信号分离成不相关的（独⽴的）多路信号，然后把这些多路信号分离信号的能量按⼀定的规则合并起来，使接收到的有⽤信号能量最⼤，进⽽提⾼接收信号的信噪⽐。
因此，分集接收包括两个⽅⾯的内容：⼀是如何把接收的多径信号分离出来使其互不相关，⼆是将分离出来的多径信号恰当合并，以获得最⼤信噪⽐。
分集的⽅式：分集分为宏观分集和微观分集两⼤类。
宏观分集也称为多基站分集，其主要作⽤是抗慢衰落。
例如，在移动通信系统中，把多个基站设置在不同的物理位置上（如蜂窝⼩区的对⾓线上），同时发射相同的信号，⼩区内的移动台选择其中最好的基站与之通信，以减⼩地形、地物及⼤⽓等对信号造成的慢衰落。
主分集的定义及作⽤Radio 0是主集，负责射频信号的发送和接收；Radio1是分集，只接收不发送，基站会把从两个接⼝收到的信号进⾏合并处理，从⽽获得分集增益，因此这⾥的分集增益是接收增益。
分集接收主要是为了抵消快衰落对接收信号的影响，由于信号在传输过程中因反射等⼲扰产⽣多径分量信号，接收端利⽤多天线同时接收不同路径的信号，然后将这些信号选择、合并成总的信号，以减轻信号衰落的影响，这叫分集接收。
分集就是把分散得到的信号集中合并，只要⼏个信号之间是相互独⽴的，经恰当的合并后就能得到最⼤的信号增益。
1、⼩区主集：接收和发射是双⼯的；分集每个⼩区上⾯都有对应的天线，每个天线连着两根馈线，这两根馈线互为主分集，通常采⽤1发双收模式。
两分集接反应该是A⼩区的⼀根馈线接到了B⼩区上，B⼩区⼀根馈线接到了A⼩区上。
形成了A⼩区下⾯A1B2，B⼩区下⾯A2B1这种情况。
天线技术的原理与应用
天线技术的原理与应用天线技术是一门涉及电子学、电磁学、数学和物理学等学科的交叉学科，它主要关注的是天线的设计和制造，以及天线在无线通信和雷达等领域的应用。
天线技术的高度发展推动了通信、导航、雷达和卫星通讯等领域的快速发展。
本文将简要介绍天线技术的原理和应用。
一、天线技术的原理1. 电磁学原理天线技术的核心理论是电磁学，通常涉及电磁波和天线之间的相互作用。
根据麦克斯韦方程组，当电磁波穿过介质界面时，会发生反射和折射，因此，天线的有效性和性能因素包括电磁波的极化、频率、方向和阻抗匹配等。
天线的设计和性能取决于要传输的信号类型和传输距离。
2. 天线与电路的相互作用天线与电路之间的相互作用很重要，这决定了天线的功率转换效率。
因此，天线的设计要考虑与所连接电路的匹配。
传输信号与接收天线之间的匹配与设计有关，因为阻抗匹配问题可以严重影响信号传输和接受的有效性。
3. 天线的几何形状天线的尺寸和形状是影响天线性能的重要因素。
增加天线的高度可以提高天线在水平方向上的辐射效率，同时增加天线的宽度则可以提高天线的线极化和垂直辐射效率。
此外，天线的几何形状还决定了天线的发射和接收方向，并为所传输信号选择正确的方向。
例如，圆形天线可以实现全向辐射特性，而方形天线则可以实现方向性辐射。
二、天线技术的应用1. 通信领域无线通信是现代通信技术的基石，天线技术是无线通信中不可或缺的一环。
通过无线天线，我们可以在较短的时间内传输大量信息，包括语音、文字、图像和视频等。
在无线通信应用中，天线需要在频率、带宽、极化、干扰和遮挡等方面具有稳定优异的性能。
2. 导航领域GPS是全球定位系统的缩写，它是基于天线技术的应用之一。
GPS利用地面和太空中的发射器和接收器，通过三角定位理论精准测量测地定位和导航。
天线技术解决了GPS定位中的准确定位问题，以及提供了实现定位、跟踪和导航等领域的属性。
3. 雷达领域雷达是信号处理和天线技术的完美融合，通过发射器和接收器发送和接收电磁波信号，在探测目标方向、距离和速度等方面发挥了至关重要的作用。
天线技术天线技术(第四部分 传输线工作状态)5.4 第四章 传输线工作状态
1
Rl2
2Rl Z0
Z
2 0
X
2 l
Rl2
2Rl Z0
Z
2 0
X
2 l
4Rl Z0 0 Rl 0
计及Z0 0，则证得
或
Zl jX l
§4.2 驻波状态(2)
1. 终端短路 Zl 0，l 1
l
U
l
/
U
l
1，此条件说明U
l
Ul
UI ((zz''))IUlel
第四部分 传输线工作状态
行波状态 驻波状态 行驻波状态
§4.1 行波状态(1)
如果负载 Zl Z0 或无限长传输线，这时
l
Zl Zl
Z0 Z0
0
无反射波，我们称之为行波状态或匹配(Matching)。根据源条件
U (z)
1 2
(U 0
I0Z0 )e jz
U
0
e
jz
I(z)
1 2Z0
(U 0
I0Z0 )e jz
I
0
e
jz
§4.1 行波状态(2)
写成瞬态形式
u(z,
t)
|
U
0
|
cos(t
0
z)
i(z,
t)
|
I
0Leabharlann |cos(t
0
z)
0 表示为初相角，u(z, t)和i(z, t) 初相均为 0 是因
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12
13
dual linear polarizations.
14
compact circularly polarized
15
compact CP radiation.
16
Shanghai Jiao Tong University
谢谢！
17
8
Edge-shorted patch for size reduction
9
Meandering the excited patch surface current paths in the antenna’s radiating patch
10
11
slotted patches suitable for the design of compact microstrip antennas
introduction Reduce size
Load conformal
3
减小微带天线的体积
第一，采用四分之一波长贴片天线来减小贴片天线 的尺寸 介质基底采用高介电常数的材料 如果采用短路接线柱来代替传统的四分之一波长贴 片的短路平面，就可以极大地减小贴片导体的物理 尺寸 采用终端加载电阻性负载的贴片天线[66]也可以减 小微带贴片体积而不减小阻抗带宽。但这种方法最 主要的缺点是会降低天线辐射的效率。 共形天线（conformal antenna）
5
减小天线尺寸——加载天线
下图是三种加载方式的天线
（a）1/4波长单鞕天线；（b）底部加载天线；（c）中 部加载天线； （d）顶部加载天线 图 (b) 为底部加载天线，这种天线的优点是机械性能较好， 缺点是这种加载方式的辐射电阻很低，而且由于大多数能 量从加载线圈辐射出来的，因此其辐射效率较低。 (d)是顶部加载天线，因其机械性能差，所以在实际中很 小应用到 图(c)为中部加载天线，这种天线尽管其辐射电阻仍较低， 但沿着天线的电流分布较均匀，辐射效率较高所以被广泛 使用。
6
（a）
（b）
（c）
（d）
图 加载天线 （a）1/4波长单鞕天线；（b）底部加载天 线；（c）中部加载天线； （d）顶部加载天线
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提高介质介电常数，厚度——减小体积
Circularly polarized corner-truncated square microstrip antennas for GPS application at 1575 MHz. (a) Design with a microwave substrate (εr = 3.0, h = 1.524 mm); (b) design with a ceramic substrate (εr = 28.2, h = 4.75 mm). Dimensions are in millimeters and not to scale.
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参考文献：
Compact and Broadband Microstrip Antennas ， KIN-LU WONG ， A WILEY-INTERSCIENCE PUBLICATION ， JOHN WILEY & SONS, INC. 2002
2Leabharlann Compact and small antenna
Shanghai Jiao Tong University
现代天线技术
——第五章 小天线(4)
金荣洪 教 授 耿军平 副教授 上海交通大学电子工程系 2008－9
/po/info/info_detail.jsp?infoId=info4 4000000436
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减小天线尺寸——加载天线
单鞕天线结构简单，但是在800MHz～1000MHz， 四分之一波长仍然很长，所以对于单鞕天线产生了 几种改进形式，比如加载天线。 根据传输线的理论，1/4波长的开路线相当于一个 串联谐振电路，所以其整个负载是呈纯电阻性的， 在有些场合，由于环境的因素，天线的长度往往受 到限制，所以出现了加载天线。根据传输线的理论， 长度小于1/4波长的倍数的天线其阻抗呈容性，这 时天线不产生谐振，为此我们可以在天线上加一个 电感来与天线平衡，从而使天线发生谐振，这种天 线称为加载天线。