Options and Selection Criteria for 2.4 GHz Antennas
2.4 GHz is a sweet spot for modern-day RF design can be demonstrated by mentioning a few well-known names: Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi and WLAN. One can also toss cellular applications into the mix. Clearly, this unlicensed band allows a variety of handheld, mobile, and fixed base station designs that communicate either point-to-point, or are routed through a cellular or mesh network.
Popularity, however, brings technical issues. Even with channel s egmentation, one standard’s signal can step on another and clog up throughput. Fortunately, frequency allocations, algorithms, time-slicing, and back-off timers, among other techniques, help let everyone share the band and play nicely together.
Even so, achieving optimum performance and meeting reliability goals calls for superior antenna design and close attention to the associated components that keep everything resonant. What is more, whether balanced or single ended, the transmit gain and receive sensitivity depend on the physical nature of the antenna and its radiation pattern.
This article takes a look at 2.4 GHz antennas and the coupling networks that make them work. It examines commercially available single-chip antennas that are designed to work in the 2.4 GHz ISM band. It discusses antenna types, RF distribution patterns, and range and design issues associated with using a single-chip antenna, as opposed to a connector- mounted external antenna or PCB antenna. All parts, datasheets, development kits and training modules referenced here are available on Digi-Key’s website.
The signal path
Key in making your antenna perform as desired is the signal path to the antenna. While most RF chips have good output stages, matching, filtering, and splitting still may be needed, especially if a single antenna is used for more than one communications standard. As such, the typical RF output stages must still connect to either a single ended, balanced, or diplexed matching network (Figure 1).
Figure 1: While RF chips house a lot of functionality, matching to the antenna is still the engineer’s responsibility and will be different depending on the type of antenna used and if it is a shared RF stage.
Take, for example, an application that uses Bluetooth. You may have a single-ended output stage using a bandpass or lowpass filter combination to route and match the IC driver stage to the antenna (Figure 2A). A better approach is to use a balanced differential driver stage through a balun and band-pass filter (Figure 2B).
Figure 2A: A single-ended connection can take advantage of lower cost filter and matching elements.
Figure 2B: Balanced output stages used precisely matched impedance stages specific to a chip manufacturer’s part.
Fortunately, several hundred RF-Specific low-pass, band-pass, and high-pass filters as well as
RF-Specific baluns and matching arrays are readily available from over half a dozen manufacturers. These can effectively block and attenuate the frequencies from cellular bands and wireless systems and pass impedance-matching, clean signals to the RF stages of the specific chip you are using.
For dense designs, a part to know about is the multi-layer Taiyo Yuden FI212C245072-T and similar parts in the series. Taiyo Yuden has found a way of updating its core technology using a multi-layer inductor to develop a 1.25 x 2 mm, combination-balanced bandpass filter and balun in a single package. Impedance values from 50 to 100 Ohms are typical, but you should note that the parts to use can be specific to a specific RF chip manufacturer.
This last item is important, as IC manufacturers will go to great lengths to characterize their RF stage and these characteristics can vary from manufacturer to manufacturer. Further, keep in mind that it is important to review the transfer characteristics of any balun and filter, especially when combined. With the Taiyo Yuden parts, frequency plots are a good way to start (Figure 3), but you will want to make your own characteristic response graphs if you deviate from the man ufacturer’s suggested layout and handling.
Figure 3: Attenuation and pass-band characteristics of a combined filter and baluns can give good performance with reduced PCB footprint. In this case, a 2.4 to 2.5 GHz pass-band is created.
Both chipmakers and antenna, filter, and coupling device manufacturers are good design resources. Often, app notes and reference designs will specify the exact part number to use. To help, Taiyo Yuden offers two EMC simulators: One for waveform 1 and one for T/Pi filters.2
The antenna
So now you have matched your RF IC stage to the antenna with good filters and baluns (if used). Now it is time to focus attention on the antenna.
For higher cost and maximum transmit power and receive sensitivity, external antenna jacks and units should be used. For high volume and cost-sensitive designs, this is typically not the way to go, especially if you can use PCB or single-chip monolithic antennas.
A PC
B antenna can provide good transmit gain and receive sensitivity. Simple dipoles are easy to design and layout as a fractional or integer distance corresponding to wavelengths. As long as tight controls on the PCB manufacturing process do not let the stack up impedances vary, a reliable and repeatable design can take advantage of the PCB antenna approach.
Still, the antenna will need to be isolated from other circuitry. This takes up a good amount of space on the board where an RF ground plane and unpopulated areas are precisely located and coordinated with the mechanical enclosures and materials used in the enclosures.
While not achieving the same performance levels as some PCB antennas, the single-chip solution allows much smaller footprints with uniform and consistent performance. Take, for example,
the Johanson2450AT18B100E passive, 50 Ohm ceramic surface-mount chip antennas. These parts use a low temperature, co-fired ceramic technology (LTCC) keeping them small for pick-and- place machines while providing near omni-directional radiation and linear polarization.
The up to 3W parts target Bluetooth, Wireless LAN, ZigBee, and WiMax applications. Specified at less than 2 for a standing wave ratio, the parts are well-centered around the 2.4 to 2.5 GHz bands (Figure 4).
Figure 4: The Johanson single-chip surface mount antennas are specified to maintain a standing wave ratio of less than two, resulting in a cleaner signal with less spurious and wasted power.
A similar single-chip antenna is the TDK ANT040015CCS2442MA1 with its center frequency of 2.442 GHz. While the max VSWR is higher than the Johanson part – at 3.5 max. TDK provides a PC
B reference design with a shielded feed point that can be located remotely from the digital logic. This can help provide good range compared to when the antenna is right next to the digital logic (Figure 5).
Figure 5: Following manufacturer’s guidelines and suggested PC board layouts can help quickly determine performance baselines. Iterative design techniques can then be used to tweak the design to optimum performance.
Keep in mind that it is important to search for specifics. The TDK ANT series ranges from 2.0 x 1.25 x 0.5 mm all the way up to 9.8 x 3 x 4 mm in size. Each has its own characteristics and radiation patterns. Similarly, the Taiyo Yuden AF and AH Series contain specific part numbers on datasheets and reference materials for RF standards of interest including Bluetooth, WiMax, GPS, ZigBee, and WLAN, to name a few.
An interesting technology to be aware of is the Taiyo Yuden RadiEdge configuration where the radiation pattern is designed to emanate from the edge of a PC board. A part such as the AH316M245001-T is designated for 2.4 GHz designs and uses a 3.2 x 1.6 x .5 mm footprint with a 5 mm x 6 mm keep-out area. It may be helpful to note that the radiation pattern is also somewhat directional with around a 73 percent efficiency rating. Also, if the keep-out areas are done correctly, the RadiEdge layout can be in the middle of the printed circuit board using a two-way symmetrical pattern. This can be useful when the periphery of a PC board is tightly space constrained and may have several connectors.
Training from Taiyo Yuden and Johanson Technology is available on the Digi-Key website, and provides a good introduction to the capabilities and limitations of these types of single-chip antennas and matching components.
In summary, this article has discussed design considerations and part selection criteria associated with 2.4 GHz antennas and filters. It has demonstrated how device manufacturers have stepped up to the plate to provide compact, well-designed antenna and antenna-matching solutions. Following the manufacturers’ guidelines and suggested layouts will, in the least, get your designs off to a good start.
RFID方案选型须循三大原则 作者：谭浩 2004-12-24 射频识别技术（RFID）可以说是近几年来在计算机领域出现的少有的若干革命性技术之一，它的应用包罗万象，被认为是近几年全球最热门的明星产业之一，有关专家预计2010年全球RFID市场将达到3000亿美元。通过射频信号用户可以自动识别目标对象，无需可见光源；它具有穿透性，可以透过外部材料直接读取数据，保护外部包装，节省开箱时间；而且利用这项技术能够同时处理多个射频标签，适用于批量识别场合；并且可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位，提供位置信息。因此，RFID技术在供应链管理上具有许多先天优势，成为许多供应链管理解决方案当中的一大亮点，那么RFID在供应链管理中具体是怎么应用的，用户选型应该注意些什么呢？ RFID为什么在这么短的时间内成为人们关注的“焦点”和追逐的“明星”呢？它究竟有什么样的魔法，能在供应链管理领域如此“兴风作浪”？ RFID为何成为“香饽饽”？ 去年年初，全球的零售业巨头沃尔玛要求其供货商在2005年年初，为所有的商品提供RFID标签。那么什么是RFID，为什么会得到沃尔玛的青睐呢？ 随着计算机技术的迅速发展，电子信息技术越来越快地普及到各行各业的应用中去，物流行业也不例外。传统的物流信息采集工作方式是通过工作人员将票物进行核对，然后将票上的数据输入到计算机中。这一过程费时费力，并且可能由于各种人为过失造成各种各样错误数据的存在，影响所采集信息的可靠性。而自动识别输入技术，使得物资编码和物资信息自动化传输得到了长足的发展。自动识别技术利用计算机进行自动识别，增加了输入的灵活性与准确性，使人们摆脱繁杂的统计识别工作，并且大大提高了物流信息采集的工作效率。 RFID技术是近年来兴起的一项新兴的自动识别技术。RFID利用射频方式进行非接触双向通信，从而实现对物体的识别，并将采集到的相关信息数据通过无线技术远程进行传输。相较目前广泛采用的条型码技
基站天线选型 第1章 不同应用环境下的天线选型在移动通信网络中，天线的选择是一个很重要的部分，应根据网络的覆盖要求、话务量、干扰和网络服务质量等实际情况来选择天线。天线选择得当，可以改善覆盖效果，减少干扰，改善服务质量。根据地形或话务量的分布可以把天线使用的环境分为8 种类型：市区（高楼多，话务大）、郊区（楼房较矮，开阔）、农村（话务少）、公路（带状覆盖）、山区（或丘陵，用户稀疏）、近海（覆盖极远，用户少）、隧道、大楼室内。 1.1 市区基站天线选择应用环境特点：基站分布较密，要求单基站覆盖范围小，希望尽量减少越区覆盖的现象，减少基站之间的干扰，提高频率复用率。 天线选用原则： (1) 极化方式选择：由于市区基站站址选择困难，天线安装空间受限，建议选用双极化天线；(2) 方向图的选择：在市区主要考虑提高频率复用度，因此一般选用定向天线； (3) 半功率波束宽度的选择：为了能更好地控制小区的覆盖范围来抑制干扰，市区天线水平半功率波束宽度选60~65°。在天线增益及水平半功率角度选定后，垂直半功率角也就定了； (4) 天线增益的选择：由于市区基站一般不要求大范围的覆盖距离，因此建议选用中等增益的天线。同时天线的体积和重量可以变小，有利于安装和降低成本。根据目前天线型号，建议市区天线增益视基站疏密程度及城区建筑物结构等选用15-18dBi增益的天线。若市区内用作补盲的微蜂窝天线增益可选择更低的天线如10-12dBi的天线； (5) 预置下倾角及零点填充的选择：市区天线一般来都要设置一定的下倾角，因此为增大以后的下倾角调整范围，可以选择具有固定电下倾角的天线（建议选3-6°）。由于市区基站覆盖距离较小，零点填充特性可以不作要求； (6) 下倾方式选择：由于市区的天线倾角调整相对频繁，且有的天线需要设置较大的倾角，而机械下倾不利于干扰控制，所以在可能的情况下建议选用预置下倾天线。条件成熟时可以选择电调天线； (7)
天线设计指南?........................................................................................................................... 2 简介?...........................................................................................................................................?2 天线原理?...................................................................................................................................?3 天线类型?...................................................................................................................................?5 天线的选择?............................................................................................................................... 7 天线馈电的考量?..................................................................................................................... 13 芯片天线?.................................................................................................................................?21 各种天线的比较?..................................................................................................................... 25 环境对天线性能的影响?......................................................................................................... 25 塑料外壳的影响?..................................................................................................................... 27 调试 PCB 空板?......................................................................................................................... 32 使用塑料和人体接触来调整调试?......................................................................................... 38?
第二讲天线的分类与选择 移动通信天线的技术发展很快，最初中国主要使用普通的定向和全向型移动天线，后来普遍使用机械天线，现在一些省市的移动网已经开始使用电调天线和双极化移动天线。由于目前移动通信系统中使用的各种天线的使用频率，增益和前后比等指标差别不大，都符合网络指标要求，我们将重点从移动天线下倾角度改变对天线方向图及无线网络的影响方面，对上述几种天线进行分析比较。 2.1 全向天线 全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型，覆盖范围大。 2.2 定向天线 定向天线，在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。 根据组网的要求建立不同类型的基站，而不同类型的基站可根据需要选择不同类型的天线。选择的依据就是上述技术参数。比如全向站就是采用了各个水平方向增益基本相同的全向型天线，而定向站就是采用了水平方向增益有明显变化的定向型天线。一般在市区选择水平波束宽度B为65°的天线，在郊区可选择水平波束宽度B为65°、90°或120°的天线（按照站型配置和当地地理环境而定），而在乡村选择能够实现大范围覆盖的全向天线则是最为经济的。 2.3 机械天线 所谓机械天线，即指使用机械调整下倾角度的移动天线。 机械天线与地面垂直安装好以后，如果因网络优化的要求，需要调整天线背面支架的位置改变天线的倾角来实现。在调整过程中，虽然天线主瓣方向的覆盖距离明显变化，但天线垂直分量和水平分量的幅值不变，所以天线方向图容易变形。 实践证明：机械天线的最佳下倾角度为1°－5°；当下倾角度在5°－10°变化时，其天线方向图稍有变形但变化不大；当下倾角度在10°-15°变化时，其天线方向图变化较大；当机械天线下倾15°后，天线方向图形状改变很大，从没有下倾时的鸭梨形变为纺锤形，这时虽然主瓣方向覆盖距离明显缩短，但是整个天线方向图不是都在本基站扇区内，在相邻基站扇区内也会收到该基站的信号，从而造成严重的系统内干扰。 另外，在日常维护中，如果要调整机械天线下倾角度，整个系统要关机，不能在调整天线倾角的同时进行监测；机械天线调整天线下倾角度非常麻烦，一般需要维护人员爬到天线安放处进行调整；机械天线的下倾角度是通过计算机模拟分析软件计算的理论值，同实际最佳下倾角度有一定的偏差；机械天线调整倾角的步进度数为1°，三阶互调指标为-120dBc。
检测仪表（元件）及控制阀选型的一般原则 ①工艺过程的条件 工艺过程的温度、压力、流量、粘度、腐蚀性、毒性、脉动等因素是决定仪表选型的主要条件，它关系到仪表选用的合理性、仪表的使用寿命及车间的防火、防爆、保安等问题。 ②操作上的重要性 各检测点的参数在操作上的重要性是仪表的指示、记录、积算、报警、控制、遥控等功能选定依据。一般来说，对工艺过程影响不大，但需经常监视的变量，可选指示型；对需要经常了解变化趋势的重要变量，应选记录式；而一些对工艺过程影响较大的，又需随时监控的变量，应设控制；对关系到物料衡算和动力消耗而要求计量或经济核算的变量，宜设积算；一些可能影响生产或安全的变量，宜设报警。 ③经济性和统一性 仪表的选型也决定于投资的规模，应在满足工艺和自控的要求前提下，进行必要的经济核算，取得适宜的性能／价格比。 为便于仪表的维修和管理，在选型时也要注意到仪表的统一性。尽量选用同一系列、同一规格型号及同一生产厂家的产品。 ④仪表的使用和供应情况 选用的仪表应是较为成熟的产品，经现场使用证明性能可靠的；同时要注意到选用的仪表应当是货源供应充沛，不会影响工程的施工进度。
仪表选性手册 物位仪表在选型时，与压力、流量等仪表有很大不同。物位测量的现场工况千差万别，很难设计出能满足所有工况应用的物位仪表。 在非接触式物位测量仪表中，超声波物位计和雷达物位计是两大主流仪表。这两类仪表各有特点，只有充分了解仪表特点及应用条件，才能做到选型合理，充分利用仪表的测量性能。 超声波物位计 传感器发出的超声波碰到被测介质被反射，反射回波的质量反映了物位计应用效果。回波质量定义为最小回波幅度（在最恶劣条件下回波幅度）比最大噪声幅度（虚假回波、多径反射回波等的幅度）。回波质量数值越大，物位计应用效果越好。 超声波物位计工作频率及测量性能：传感器高频(40-70KHz)工作时，传感器的尺寸小，盲区小，方向性好，精度高，但其声波衰减快，传播介质（空气）波动时穿透性差，测距较小。传感器低频(10-20KHz)工作时，传感器尺寸大，盲区大，方向性不好，精度低，其优势是声波衰减慢，传播介质（空气）波动时穿透性较好，测距 稍远。 超声波的回波强度主要受以下两个因素影响： １.传播介质越稳定越有利于传播。
基站天线选型 一.天线概念 在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。同一副天线既可以辐射又可以接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。 在选择基站天线时，需要考虑其电气和机械性能。电气性能主要包括：工作频段、增益、极化方式、波瓣宽度、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、副瓣抑制、零点填充、回波损耗、功率容量、阻抗、三阶互调等。机械性能主要包括：尺寸、重量、天线输入接口、风载荷等。 基站所用天线类型按辐射方向来分主要有：全向天线、定向天线。 按极化方式来区分主要有：垂直极化天线（也叫单极化天线）、交叉极化天线（也叫双极化天线）。上述两种极化方式都为线极化方式。圆极化和椭圆极化天线一般不采用。 按外形来区分主要有：鞭状天线、平板天线、帽形天线等。 在继续论述天线相关理论之前必须首先介绍各向同性（Isotropic）天线。各向同性天线是一种理论模型，实际中并不存在，它把天线假设为一个辐射点源，能量以该点为中心以电磁场的形式向四周均匀辐射，为一球面波。 另外全向天线并不是没有方向性，它只是在水平方向为全向，但在垂直方向是有方向性的。它与各向同性天线是两个不同的概念。 半波振子是基站主用天线的基本单元，半波振子的优点是能量转换效率高。1.天线增益 天线作为一种无源器件，其增益的概念与一般功率放大器增益的概念不同。功率放大器具有能量放大作用，但天线本身并没有增加所辐射信号的能量，它只是通过天线振子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一方向。增益是天线的重要指
标之一，它表示天线在某一方向能量集中的能力。表示天线增益的单位通常有两个：dBi、dBd。两者之间的关系为：dBi=dBd+2.17 dBi定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于各向同性天线能量集中的相对能力，“i”即表示各向同性——Isotropic。 dBd定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于半波振子天线能量集中的相对能力，“d”即表示偶极子——Dipole。 两种增益单位的关系见图1： 图1 dBi与dBd的关系 天线增益不但与振子单元数量有关，还与水平半功率角和垂直半功率角有关。 2.天线方向图 天线辐射的电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。用辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为相位方向图。 天线方向图是空间立体图形，但是通常用两个互相垂直的主平面內的方向图来表示，称为平面方向图。一般叫作垂直方向图和水平方向图。就水平方向图而言，有全向天线与定向天线之分。而定向天线的水平方向图的形状也有很多种，如心型、8字形等。 天线具有方向性本质上是通过振子的排列以及各振子馈电相位的变化来获得的，在原理上与光的干涉效应十分相似。因此会在某些方向上能量得到增强，而某
1测试方法 1.1技术指标测试 1.1.1频率范围 1.1.1.1技术要求 频率范围：1150MHz～1250MHz。 1.1.1.2测试方法 在其它技术指标测试中检测，其它各项指标满足要求后，本项指标符合要求。 1.1.1.3测试结果 测试结果记录见表1。 表1 工作频率测试记录表格 1.1.2 1.1. 2.1技术要求 极化方式：线极化。 1.1. 2.2测试方法 该指标设计保证，在测试验收中不进行测试。 1.1.3波束宽度 1.1.3.1技术要求 波束宽度： 1）方位面：60°≤ 2θ≤90°； 0.5 2）俯仰面：60°≤ 2θ≤90°。 0.5 1.1.3.2测试框图 测试框图见图1。
图1 波束宽度测试框图 1.1.3.3测试步骤 a)按图1连接设备； b)将发射天线置为垂直极化，将待测天线也置为垂直极化并架设于一维转台上， 设置信号源输出频率为1150MHz，幅度设为最大值； c)使用计算机同时控制一维转台及频谱仪，在一维转台转动的同时频谱仪自动记 录待测天线接收的幅度值，待一维转台完成360°转动后，测试软件绘制该频点的俯仰面方向图； d)从该频点方向图中读出俯仰面波束宽度，并记录测试结果于表2； e)重复步骤b）~d），直到完成所有频点俯仰面波束宽度测试； f)将发射天线置为水平极化，将待测天线也置为水平极化并架设于一维转台上， 设置信号源输出频率为1150MHz，幅度设为最大值； g)使用计算机同时控制一维转台及频谱仪，在一维转台转动的同时频谱仪自动记 录待测天线接收的幅度值，待一维转台完成360°转动后，测试软件绘制该频点的方位面方向图； h)从该频点方向图中读出方位面波束宽度，并记录测试结果于表2； i)重复步骤f）~h），直到完成所有频点方位面波束宽度测试； j)若方位面波束宽度和俯仰面波束宽度60°≤ 2θ≤90°，则满足指标要求。 0.5 1.1.3.4测试结果 测试结果记录见表2。
短波无线电通信天线选型 短波通信是指波长１００－１０米（频率为３－３０ＭＨｚ）的电磁波进行的无线电通信。短波通信传输信道具有变参特性，电离层易受环境影响，处于不断变化当中，因此，其通信质量，不如其它通信方式如卫星、微波、光纤好。短波通信系统的效果好坏，主要取决于所使用电台性能的好坏和天线的带宽、增益、驻波比、方向性等因素。近年来短波电台随着新技术提高发展很快，实现了数字化、固态化、小型化，但天线技术的发展却较为滞后。由于短波比超短波、卫星、微波的波长长，所以，短波天线体积较大。在短波通信中，选用一个性能良好的天线对于改善通信效果极为重要。下面简单介绍短波天线如何选型和几种常用的天线性能。 一、衡量天线性能因素: 天线是无线通信系统最基本部件，决定了通信系统的特性。不同的天线有不同的辐射类型、极性、增益以及阻抗。 １．辐射类型：决定了辐射能量的分配，是天线所有特性中最重要的因素，它包括全向型和方向型。 2．极性：极性定义了天线最大辐射方向电气矢量的方向。垂直或单极性天线（鞭天线）具有垂直极性，水平天线具有水平极性。 ３．增益：天线的增益是天线的基本属性，可以衡量天线的优劣。增益是指定方向上的最大辐射强度与天线最大辐射强度的比值，通常使用半波双极天线作为参考天线，其它类型天线最大方向上的辐射强度可以与参考天线进行比较，得出天线增益。一般高增益天线的带宽较窄。 ４．阻抗和驻波比（ＶＳＷＲ）：天线系统的输入阻抗直接影响天线发射效率。当驻波比（ＶＳＷＲ）１：１时没有反射波，电压反射比为１。当ＶＳＷＲ大于１时，反射功率也随之增加。发射天线给出的驻波比值是最大允许值。例如：ＶＳＷＲ为２：１时意味着，反射功率消耗总发射功率的１１％，信号损失０．５ｄＢ。ＶＳＷＲ为１．５：１时，损失４％功率，信号降低０．１８ｄＢ。 二、几种常用的短波天线 １．八木天线（ＹａｇｉＡｎｔｅｎｎａ）八木天线在短波通信中通常用于大于６ＭＨｚ以上频段，八木天线在理想情况下增益可达到１９ｄＢ，八木天线应用于窄带和高增益短波通信，可架设安装在铁塔上具有很强的方向性。在一个铁塔上可同时架设几个八木天线，八木天线的主要优点是价格便宜。 ２．对数周期天线（ＬｏｇＰｅｒｉｏｄｉｃＡｎｔｅｎｎａ）对数周期天线价格昂贵，但可以使用在多种频率和仰角上。对数周期天线适合于中、短波通信，利用天波信号，效率高，接近于发射期望值。与其它高增益天线相比，对数周期天线方向性更强，对无用方向信号的衰减更大。 ３．长线天线（Ｌｏｎｇ－ＷｉｒｅＡｎｔｅｎｎａｓ）长线天线优点是结构简单，价格低，增益适中。与八木天线和对极周期天线比，长线天线长度方向性和增益低。但其优势在于，由于其增益与线长度有关，用户可以找到最佳接收线的长度和角度。通过比较信号波长，计算出线的长度，非常适合于远距离通信。当线长４倍波长在仰角为２５度时与双极天线比增益高３ｄＢ，当线长８倍于波长时，增益高６ｄＢ，仰角下降到１８度，图１为长线天线增益示图。
天线设计规范 深圳麦汉科技技术有限公司 研发部内部标准及对外培训资料 2013.7.10 编制：黄年宇
第1篇 项目评估基本概念
1-1 背景 根据公司年度经营计划，研发工程师要同客户建立积极主动地工作关系，不仅要现场分析和解决测试中遇到的问题，还要能够对客户的新项目进行现场评估和提出建议。而后者是目前大部分工程师的弱项，掌握基本的评估技巧和准则，不仅是公司实力的体现，也是个人能力的提升。 下面将分为几方面对项目的评估做基本的介绍： *天线的空间和性能 *直板机PIFA天线的评估 *直板机Monopole天线的评估 *翻盖机PIFA天线的评估 *翻盖机Monopole天线的评估 *滑盖机PIFA天线的评估 *滑盖机Monopole天线的评估 *双模机的评估 *SAR的评估 *装饰件的评估 *天线材质的选择 *人体模拟评估 *评估中的注意事项
1-2 天线空间和性能（PIFA ） 所需空间H>6.0mm S>400mm2H>6.5mm S>450mm2H>6.5mm S>450mm2H>7.0mm S>500mm2H>7.0mm S>500mm2H>7.0mm S>550mm2H>7.0mm S>600mm2H>7.0mm S>600mm2H>5.5mm S>200mm2H>7.0mm S>550mm2H>5mm S>150mm2频段 CDMA800 850&1900 900&1800 850&1800&1900 900&1800&1900 GSM 四频 GSM 三频+WCDMA GSM 四频+WCDMA GPS LTE-38、39、40 Bluetooth 可能达到的性能VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈35%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈35%VSWR<1.5 EFF >50%VSWR<2 EFF >50%VSWR<2 EFF ≈50%
天线的分类和选择天线材料选择的
天线的分类和选择+天线材料选择的.txt——某天你一定会感谢那个遗弃你的人，感谢那个你曾深爱着却置之你不顾的人。做一个没心没肺的人,比什么都强。________舍不得又怎样到最后还不是说散就散。天线分为：1.全向天线2.定向天线（我们接触和用的基本是前两种） 3.机械天线4.电调天线5.双极化天线。 下面主要介绍坛友们比较关心的定向和全向天线。感兴趣的朋友可以google或者baidu其他相关天线的详细资料。“相关资料提供下载”中提供简单介绍下载。） 天线介绍： 2.1 全向天线 全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，（使用大功率网卡的朋友注意了，此类天线最好能离人体3米及以上，辐射对人体的伤害就不用说了吧）也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型，覆盖范围大。 2.2 定向天线 定向天线，在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。 2.2.1个人见解：定向分为反射型和引向型定向 反射型：常见的有：双菱（叠双菱）（跟平板差不多。），长城（跟平板差不多）平板（方向角较大，一般用于覆盖，形用于接收角度广容易调试） 栅格（方向尖锐，常用于点对点）。此类天线主要靠反射信号到达振子来工作。 引向型：常见的有：8木（引导信号到主振子，多余的经反射振子，再次到达主振子）叠双菱是两者都有，主振子信号源：是前面引向菱，后面反射板。主要靠反射，所以定义反射型。 全向天线：常见的有9db.8db. 7db.6db.5db 2db 定向天线：叠双菱（N菱），平板，八木，栅格，卫--星锅，长城，开槽等等 注：排名分前后（个人推荐） 天线的选择： 本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览 以上天线介绍主要偏重于发射，个人认为接收的原理和发射原理相类似。发射要考虑一个功率问题，因为如果天线做的不好，在功率过大的情况下，该发射出去的功率没有发射出去就很容易反过来（简单说就是驻波大，导致功率反噬）损坏机器。友情提醒一下：使用大功率路由和网卡的朋友，在不确定自制天线技术指标的情况下，尽量将功率调低一点，够用就好。 关于天线的选择，关键还是要看使用环境。如果是6层以下的小区环境，视野不太开阔20-50米之间就有阻挡物的，建议使用全向或者平板天线。个人推荐：
Options and Selection Criteria for 2.4 GHz Antennas 2.4 GHz is a sweet spot for modern-day RF design can be demonstrated by mentioning a few well-known names: Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi and WLAN. One can also toss cellular applications into the mix. Clearly, this unlicensed band allows a variety of handheld, mobile, and fixed base station designs that communicate either point-to-point, or are routed through a cellular or mesh network. Popularity, however, brings technical issues. Even with channel s egmentation, one standard’s signal can step on another and clog up throughput. Fortunately, frequency allocations, algorithms, time-slicing, and back-off timers, among other techniques, help let everyone share the band and play nicely together. Even so, achieving optimum performance and meeting reliability goals calls for superior antenna design and close attention to the associated components that keep everything resonant. What is more, whether balanced or single ended, the transmit gain and receive sensitivity depend on the physical nature of the antenna and its radiation pattern. This article takes a look at 2.4 GHz antennas and the coupling networks that make them work. It examines commercially available single-chip antennas that are designed to work in the 2.4 GHz ISM band. It discusses antenna types, RF distribution patterns, and range and design issues associated with using a single-chip antenna, as opposed to a connector- mounted external antenna or PCB antenna. All parts, datasheets, development kits and training modules referenced here are available on Digi-Key’s website. The signal path Key in making your antenna perform as desired is the signal path to the antenna. While most RF chips have good output stages, matching, filtering, and splitting still may be needed, especially if a single antenna is used for more than one communications standard. As such, the typical RF output stages must still connect to either a single ended, balanced, or diplexed matching network (Figure 1).
如何选购车载天线和基地台天线 车载天线 车载天线是指设计安装在车辆上的移动通讯天线，最常见就是吸盘天线。由于吸盘天线安装摆放容易，所以在一些简易设台场合常常用吸盘天线代替基地台天线。车载天线结构上有缩短型、四分之一波长、中部加感型、八分之五波长、双二分之一波长等形式的天线，理论上它们的效率依次增加，同样工作频段的天线的长度也依次增加。由于车辆本身有限高，加上过长的天线在车辆高速行进时形成的风阻，过桥洞、进入地下车库都是问题，所以车载天线并不是越长越好，一般要求轿车天线不超过７０厘米，面包车类要求天线更短。缩短型天线体积小巧，虽然增益不高，但适合使用于需要隐蔽天线的场合。一般的警用车辆建议安装高增天线，尤其是在活动区域范围比较大的车辆，３５０ＭＨＺ高增益天线多分为八分之五波长加感的形式，在距天线顶部二分之一波长距离处有一个加感线圈。４００ＭＨＺ频段双二分之一波长天线具有较高的增益，它的外观特征是天线的振子上有两个加感线圈。八分之五波长天线和中部加感型天线也有较高的增益，且价格比较便宜，因此得到广泛的使用。在作为临时固定台天线使用的场合可以考虑选用增益高的吸盘天线，天线的长度不必有过多限制。由于吸盘天线是根据汽车使用环境而设计，所以在作为固定使用时在其下吸一块半径大于１米的金属板（如铁皮）会有更好的使用效果。由于进口原装的车载天线价格非常昂贵且优势不突出，所以一般都选用国产车载天线。在天线选型阶段主要参考天线的外型和增益。建议选用大厂家的名牌产品，他们提供的参数真实性比较高，制造工艺也有保证。如果是批量采购完全可以到专业天线制造厂家按使用频段定制，以取得最佳的使用效果。 基地台天线 基地台天线在整个通讯系统中具有非常关键的作用，尤其是作为通讯枢纽的通信台站。高增益天线不但可以增加无线电波的覆盖面积，而且对接收信号也有一定的放大作用，可以更好的接收微弱的上行信号，改善移动台与基地台的无线通讯质量。一般情况下基地台都选用高增益天线，对于有干扰的情况可以按实际情况考虑加装窄带滤波器以减小干扰的影响。常用的基地台天线有玻璃钢天线、四环阵天线、定向天线。 玻璃钢天线为全向天线基本没有方向性，适合基地台位置位于通讯网络中心区域的情况。由于玻璃钢天线安装容易，因此广泛应用于各类基地台站。玻璃钢天线增益最高可以达到１０ｄｂ左右，增益越高天线也就越长，一般增益为５－６ｄｂ增益的玻璃钢天线在长度和价格上比较有竞争力，制造工艺也比较成熟，采用较多。该类天线除了电气性能外，外层玻璃钢天线罩的品质也有很大的差异，一些劣质产品在风吹日晒一年后外层玻璃钢会出现开裂的情况导致整条天线报废，一些大厂名牌的玻璃钢天线在品质上更有保障。 定向天线相当于把多个方向上的能量集中到一个方向上来发射，具有主方向辐射增益高的特点，常用的是八木天线。八木天线的单元数越多其增益也越高，适合点对点远距离通讯和位于通讯网边缘的子台站使用。比较适合位于偏远地区的派出所定向与上级分局联系之用，使用得当效果会优于玻璃钢天线。 四环阵天线的特点是承受功率大、增益高、增益方向可调，适合通讯枢纽（分局和市局以及中继台站）使用，不过其价格比较高。四环阵天线四个发射振子方向可调，当四个振子
基站天线的选型原则 一、生产厂家的选择 二、关于三阶互调指标5基站天线的选型原则（建议） 三、基站天线选型原则建议 一、生产厂家的选择 首先要考察厂家的生产能力、研发队伍、仪器设备、检测手段、售后服务、质量保证体系。对具体的基站天线产品还应考察下列各项： 1、为提高网络性能和降低成本，在城区使用的基站天线应具有极化分集代替空间分集的能力。 2、对天线罩因雨雪、裹冰造成的表面分布电容影响，应有一定的防范能力。 3、为保证天线的最大增益，天线应当采用低耗馈电网络技术。 4、全向天线高增益天线在确保电性能前提下，天线尺寸应尽量短。 5、为确保产品的一致性及坚固性。生产厂家应有模具化生产能力。 6、生产厂家应对天线的驻波比及三阶互调指标100%检测，对抽检（例10%）产品应进行包括增益和方向图在内的全指标测试。 7、要有完善的密封工艺并采用优质密封胶，确保天线的防水性和寿命。 8、定型产品要按信息产业部的标准进行环境试验：高温、低温、振动、冲击、运输。 9、具有采用机械下倾、电下倾、电调下倾三种调整方式相结合，解决大机械倾角下波形畸变的能力。 10、在考虑产品的适用性后，还要考察所需基站天线的性能价格比和厂家的供货期。
二、关于三阶互调指标5基站天线的选型原则（建议） 互调的定义 ?互调是指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪音信号。 ?互调产生的本来并不存在“错误”信号，此信号会被系统误认为是真实的信号。 ?互调可由有源元件（无线电设备、二极管）或无源元件（电缆、接头、天线、滤波器）引起。 具有两个载波信号的互调失真频率实例 频率A及B上的载波，产生如下互调信号： 1阶：A，B 2阶：（A+B），（A-B） 3阶：（2A±B），（2B ±A） 4阶：（3A±B），（3B ±A），（2A±2B） 5阶：（4A±B），（4B ±A），（3A±2B），（3B ±2A） 互调失真如何影响系统的性能？ ?较高功率的发射信号通常会混合产生互调信号，最后进入接收波段。 ?而基站天线接收的信号通常功率较低。 ?如果互调信号与实际的接收信号具有相近或较高的功率，系统会误把互调信号视为真实信号。 GSM系统实例： 三阶互调失真信号（A=935MHz，B=960MHz) 2A-B=1870-960=910MHz 2B-A=1920-935=985MHz A及B代表GSM发射频率2A-B进入GSM接收波段，带来问题。 五阶互调失真信号（A=935MHz，B=954MHz在中国移动GSM的下行频段内）3A-2B=2805-1908=897MHz（在中国移动GSM上行频段内） 互调失真如何影响系统的性能？ ?在系统将互调信号视为真实的接收信号的情况下，将带来如下问题：
天线的基础知识(2009-05-17 22:14:38) 1 天线工作原理及作用是什么？ 天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电滋波转换为高频电流。 2 天线有多少种类？ 天线品种繁多，主要有下列几种分类方式： 按用途可分为基地台天线（base station antenna）和移动台天线（mobile portable antennas），还有就是手持对讲机用的天线（handhold transceiver antennas)。基地电台俗称棒子天线；车载天线俗称苗子；手台天线由于绝大部分是橡胶外皮的因此俗称橡胶天线或橡胶棒儿。 按工作频段可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波。 按其方向可划分为全向和定向天线。 3 如何选择天线？ 天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在选择天线时必须首先注重其性能。具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。因此，用户在选择天线时最好向厂家联系咨询或在往上对比分析其技术指标。 4 什么是天线的增益？ 增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远，一般基地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。 5 什么是电压驻波比？ 天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波，其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比，它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比小于1.5，在工作频点的电压驻波比小于1.2，电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通
一、天线的几个重要参数 １．天线的输入阻抗 天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。匹配的优劣一般用四个参数来衡量，即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用哪一个纯出于习惯。在我们日常维护中，用得较多的是驻波比和回波损耗。 驻波比：它是行波系数的倒数，其值在１到无穷大之间。驻波比为１，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。在移动通信系统中，一般要求驻波比小于１．５。回波损耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。回波损耗的值在０ｄＢ的到无穷大之间，回波损耗越大表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。０表示全反射，无穷大表示完全匹配。在移动通信系统中，一般要求回波损耗大于１４ｄＢ。 ２．天线的极化方式 所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化
电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。另外，随着新技术的发展，最近又出现了一种双极化天线。就其设计思路而言，一般分为垂直与水平极化和±４５°极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因此目前大部分采用的是±４５°极化方式。双极化天线组合了＋４５°和－４５°两副极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天线数量；同时由于±４５°为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果。（其极化分集增益约为５ｄＢ，比单极化天线提高约２ｄＢ。） ３．天线的增益 天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程，增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。 ４．天线的波瓣宽度 波瓣宽度是定向天线常用的一个很重要的参数，它是指天线的辐射图中低于峰值３ｄＢ处所成夹角的宽度（天线的辐射图是度量天线各个方向收发信号能力的一个指标，通常以图形方式表示为功率强度
RFID标签天线的设计与测试 RFID技术作为一种新兴的自动识别技术,RFDD系统朝着小型化、便携式、嵌入式、模块化方向发展。设计出高效、稳定、可靠的标签天线显得尤其重要,天线很大程度上决定了整个RFID系统的性能。本文阐述了RFID系统中天线的作用 设计RFID标签 天线考虑的主要性能参数 设计方法以及测试。【关键词】RFID 标签天线设计 RFID(Radio Frequency Identification)无线射频识别技术被视为20世纪最重要 的十大技术之一。RFID标签天线是 IC 卡中芯片进行信息传递、时钟和能源获取的唯 一通道被当作是标签与读写器之间的重要耦合部件RFID标签天线的质量和性能影响整个卡片的通信距离、成本、使用年限以及可靠性等。RFID标签的设计必须同时具备低成本和高可靠性这两点要求同时由于某些限制RFID标签需要根据不同形状和类型的 物体做具体的设计或贴在表面或嵌入物体内部。目前国内外对 RFID天线的研究重点主要集中在外部环境对天线性能的影响和天线的细部结构上。 1 RFID系统中天线的作用和功能 射频识别系统中电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体阅读器又称为读 出装置扫描器、通讯器、读写器取决于电子标签是否可以无线改写数据。天线是射频 识别系统中基本的元件由读写器产生特定频率的无线电信号通过天线到达应答器芯片 内部的电路当系统开启后电子标签和阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间无 接触耦合、在耦合通道内根据时序关系实现能量的传递、数据的交换。无源标签天线 主要有两个功能 第一是充当一个传递者通过将带有标签信息的能量反向散射回读写 器天线让读写器系统处理数据。第二是充当一个载体将能量有效地传递到标签芯片里 维持标签芯片正常的工作功率。对应第一个功能产生了反向散射的问题利用芯片内的 开关电路改变芯片阻抗造成不同的反射波反射至标签天线让标签天线散射大小不同的 能量以达到逻辑“1”和“0”的能量信息。这关系到标签天线与芯片之间的阻抗匹配。当改变阻抗让散射波强度改变形成的是ASK调制或者是不改变散射波强度而是改变散 射波的相位形成的是PSK调制。本文在设计反向散射电路时通过改变散射波的相位的 方法采用PSK调制原因是采用ASK调制会带来能量的损失。对应第二个功能的要求就产生了两个问题 天线的功率拦截面积和标签天线与芯片之间的阻抗匹配。天线的功 率拦截面积在规定的范围内是越大越好当两者的阻抗达到或接近最大功率转移时标签 天线所接收到的能量就能有效地传送到芯片所以天线的功率拦截面积越大就能让芯片 有足够的能量达到最大功率。 2 设计RFID标签天线时应考虑的主要性能参数 2.1天线的输入电阻天线的输入阻抗的概念是指输入的信号电压与电流的比率。阻抗的公式为 Zin= jXin+Rin, 天线的阻抗包括电抗分量Xin和电阻分量Rin。输入阻