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无线移动通信中的天线.ppt

发布:2025-02-19约3.07千字共10页下载文档
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半波振子理论与实践证明:01无限细的半波振子上的电流分布与无耗开路传输线的电流分布相同:02远区电场E只有分量:场强的大小:其中方向性函数为:当时:归一化场强函数为:归一化功率函数为:半波振子的方向性是2.15dBidBi是相当于各向同性天线的分贝数对称振子长度L不同时天线的方向图与方向性系数四分之一波长单极天线

(鞭状天线)单极天线是振子臂垂直与地面架设的天线地为理想导体,地的影响用镜像来代替辐射场是等效振子在上班空间的辐射场单极底馈天线的激励电压是等效双极振子天线的一半时,存在与上半空间的辐射场相同单极天线与等效的双极天线有如下关系:单极天线的输入阻抗是双极天线的一半实际受限制方向性函数和方向图相同(上半)单极天线的方向性系数是双极天线的两倍,即方向性大3dB12345实际应用中,地面大小是有限的,最大辐射方向有地面稍微上翘螺旋天线螺旋天线是由金属导线或金属管绕制成螺旋形,并正确馈电而成,螺旋天线通常由同轴线馈电,同轴线内导体与螺旋线的一端相接,外导体与地板相接。螺旋天线的参数:时发生法向模,天线与波长相比很小,可以认为其幅度和相位均匀,远场方向图与远场无关,可以通过一圈的研究得出远场方向图。01四分之一波长鞭状天线和法向模螺旋天线都可用作手机天线,电磁波沿螺旋线轴线传播的相速比鞭状天线慢,谐振长度可以缩短。02方向图和增益类似于半波振子03带宽比半波振子的窄04谐振的四分之一波长的螺旋天线在便携无线电设备外壳上能激励起很强的射频电流,设备外壳成为辐射系统的组成部分不能集成到印制电路板或设备外壳上,增加总尺寸(尤其是伸缩式);01天线比吸收率(SAR值)高,不易屏蔽,人体对天线的性能影响较大;03螺旋天线加工不易达到精确控制和重复性,需要匹配电路,使成本和损耗都增加;05易于折断和弯曲;02仅有一种极化特性,在人体附近场性能较差。04结论可伸缩的外装式天线还存在天线可伸缩次数的物理极限;伸缩天线在处于某一中间位置时,天线在电气上并未与电话机相连;伸缩天线外装式天线通常要求一个内装分集天线来解决衰减问题;外装式天线通过隔离接收与发射频段来取消双工器设计一个高效率、性能完善的双频手机天线不容易移动通信基站发射天线都是采用垂直极化,当手机垂直放于自由空间中时可从其水平面上得到最高的接收灵敏度,于是可用来评价手机天线的性能。01通常外置式手机辐射方向图也通过同时测量有无人体和大脑影响的效应。考虑到人体效应,天线的效率约为10%,也就是说,当手机天线靠近人体使用时的整个效率会大大降低。02外置式线天线的评价壹能量的损耗主要是由于人脑和手对电磁波的吸收,以及天线在人体附近所引起的失配;肆在人体附近有近80%总功率损耗是被人手和大脑所吸收掉。叁天线在人体旁失配所引起的功率损耗为总功率损耗的20%;贰要精确测量这两个因素所造成的功率损耗比很困难,通常是采用测量天线在自由空间的回波损耗和在人体旁回波损耗的比值;内置手机天线Build-inAntennasPIFAILA(InvertedLAntenna)天线结构ILA天线水平部分相当于一容性负载方向图与短振子的几乎相同输入电阻很小,输入电抗很大12IFA天线的输入电阻无线移动通信天线01内容引言移动通信对手机天线的要求外置式手机天线内置式手机天线未来手机天线发展趋势引言02移动通信终端蓝牙设备(Bluetooth)PCPDA移动电话无线LAN卡无绳电话RFID卡基本特点天线位于人体附近安装在设备内使用位置不固定体积小、重量轻、主面的辐射方向图应是准全向的;01宽要尽可能宽、人体(手)对天线的影响要尽可能小、人体对天线的电磁能量的比吸收率(SAR)应尽可能小;02希望能将天线集成到便携通信设备的印制电路板或塑料外壳上。03便携式无线通信设备对天线要求移动通信对手机天线的要求03GSM频带分配表手机天线设计需要考虑

天线作为一个系统,而不是孤立的发射/接受终端;1要根据电波传播条件设计天线,要有一定程度的极化或方向图控制能力;2天线要适应环境条件,方向图与区域要求一致,并且允许天线附近有障碍物存在3设计天线时要考虑人手和身体的影响4具有可靠的性能,使用方便;克服人体对电波吸收和散射引起接收特性的改变;多信道传播以辐射指向性造成增益下降;天线要与RF模块连接,要解决阻抗匹配。手机天线主要技术指标天线是把电路中储藏的电能有效转换为电磁波发射出去或者进行相反过程的无线器件

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