天线知识图解（Antenna）
3月17日
天线是一个相当庞大的话题，很难用一篇文章来描述天线的每个方面，但我会尝试给出一些天线的各个方面的大图片，主要用于蜂窝应用。
天线是什么？
如何表现天线的性能？
辐射模型
天线增益
总辐射功率TRP
Total Isotropic Sensitivity (TIS)
Effective Isotropic Radiated Power/Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP)
S11
什么是天线？
众所周知，天线是一种将电能(电信号)转换成电磁波并传送到太空的装置。
外面有各种类型的天线，下面是一些例子。这些只是一些例子，还有很多其他类型。看看有多少你熟悉的。
现在在大多数移动通信设备中，天线都被嵌入到一个很小的空间里。在一个相对久远的移动电话，你可能已经看到了天线显示在左侧的图片(鞭天线)。在大多数的移动设备，你看到这些天，天线是嵌入的情况下，或正确的印刷电路板如下所示。随着移动设备(例如智能手机)在一个设备中获得越来越多的技术(例如，带有各种频段/ 无线接入技术的蜂窝技术，蓝牙，无线网络等) ，设计多个天线并将其放入一个小空间变得越来越困难。
如何表现天线的性能？
有两个主要的标准来评估天线的性能，如下
(a)应该把电能转换成电磁能，尽可能减少损失;
(b)希望辐射在我需要的方向上。
有几个指标可以代表天线的性能如下
辐射模型；
总辐射功率;
总的各向同性灵敏度。
辐射模型
了解/ 评估天线性能的第一步是检查天线的辐射模型。在大多数情况下，电能都是通过预先设定好的路径流动的，这种路径通常建立在铜线或印刷电路板上的铜痕迹上，但是一旦电能转化为电磁波，它几乎就会向四面八方传播。根据我们设计天线的思路，电磁波在空气中传播的方向是不同的。天线在某些方向上传输很强的能量，在某些方向上传输少量的能量，在某些方向上传输中等范围的能量等，这种能量传输方式被称为“辐射方向图”。(更实际的辐射型态例子，请参阅http://rcexplorer.se/educational/gain/gain.html )以下只是一些可能的辐射型态例子。事实上，你可以想到几乎无限多种不同的模式。天线设计的目标是使它在从电能到电磁能的转换过程中，以我想要的方式传输能量，而不会有任何能量损失。
实际上，信号辐射到三维方向，如下图(b)所示。然而，在三维空间中表示能量传播模式并不总是容易的，有时在三维空间中定量地估计能量传播模式更加困难。所以在许多情况下，我们沿着一个特定的2d 平面切割3d 模式，如(c)和(d)所示。
天线增益(G)
我认为“天线增益”是一个误导性的术语，因为
(a)当我们听到“增益”这个术语时，我们通常认为“这个装置会放大信号，使其产生更大的能量”。但对天线来说不是这样的。大多数天线都是“无源器件”，它不会放大任何东西。
(b)当我们考虑增益时，增益越高，器件发出的总能量就越高。但这可能不是真正的天线情况下。更高的天线增益可能意味着“更高的能量在一定的方向上传输”，但它可能并不意味着“总能量出设备”。天线增益的定义是指在某一方向上发射的功率与某一参考点的比值。这通常用db、dbi 或dbd 表示。这是用来表示“天线在指定方向上传输能量的效率”的指示器。基本概念可以说明如下。(详情请参阅http://rcexplorer.se/educational/gain/gain.html )
以下是典型增益值的经验传播模式规则。正如你所看到的，随着天线增益的增加，传播的方向越来越集中，这并不意味着总的传输能量(椭圆包围的区域)变得更高。
如果你想知道增益的数学定义，给你。
在大多数情况下，天线增益用对数单位表示如下。
Total Radiated Power (TRP)
正如这个词所暗示的。这是从各个方向测量的辐射功率之和。TRP 的简单定义如下所示(注意: 这里显示的球体不是天线的辐射方向图。这是一个三维坐标，称为’球面坐标’)。我希望这是直观的，不需要进一步的描述就能让你明白。
TRP有两种，被动TRP 和主动TRP。这种分类来自于测量TRP 的不同方法。实际上它更多的是关于如何通过天线传输信号。在无源TRP 中，通常是隔离的天线，信号通过电路网络分析仪的输出端口(或信号发生器的输出端口)直接馈入天线，并通过电路网络分析仪的输入端口或频谱分析仪的输入端口测量发射功率。在有源TRP中，通常是包括天线在内的整个设备。例如，如果是为了测量移动电话的天线，我们使用整个移动电话作为哑弹。有源色散测量的主要目的是观察天线在真实环境中的性能。在这种情况下，你不能使用网络分析仪或信号发生器通过天线发送信号。你必须使用这个地区大多数人所说的“call box”,也就是综测仪，它基本上是一个NS (比如，Enodeb，Nodeb，BTS模拟器)之类模拟基站的仪器。我们发送ue (例如移动电话)一个命令“发送功率xx dbm 或max power 的信号”，并使用“综测仪”或“频谱分析仪”测量传输功率。如果您对正式表达式更感兴趣，TRP 可以如下所示。
如果你喜欢正式的表达，但不熟悉这个表达的意思，下面的评论可能会对你有一点帮助。
现在你可能对trp 测量更感兴趣，因为我们正在进入5G / NR。Tr 38.817-9.1.1.1中，nr 中trp 的定义如下。你看，这个方程和上面的几乎一样。你们看到新的术语，叫做EIRP。在高层次的概念，你可以采取eirp 是一种权力(不完全相同的价值作为权力，但它可以直接从测量权力)。
在实际测量中，测量是在球面坐标系的整个表面上的特定点上进行的。所以我们需要把这个方程转换成离散形式，从实际测量中得到trp。如果我们用坐标上的单位网格进行测量，方程可以简单如下:
如果测量是在坐标系上不均匀的网格上进行的，则方程式如下:
在这种情况下，比例因子可以从测量点处的小矩形面积推导出来，并可以表示如下所示。
如果你想更深入地了解这些细节，那么你需要参考你的微积分课本或者参考我关于曲面积分例子的笔记。我强烈建议你试着理解这个等式的细节，以及它是如何得出的。它能帮助你理解与天线理论有关的各种数学表达式。作进一步参考。https://www.doczj.com/doc/3619236659.html,/definitions/trp.php 各向同性灵敏度首先你可能会问“各向同性”是什么意思如果你查字典或者谷歌一下，你会发现“所有方向都一样”这样的定义。这意味着“在假设天线是各向同性(辐射/ 接收在相同的强度在所有方向)的基础上，在每个方向上的灵敏度”。事实上，没有这样的天线，是完全各向同性的。更实际的含义可以说明如下(注意: 这里显示的球体不是天线的辐射方向图。这是一个三维坐标，称为’球面坐标’)。如你所见，你测量球面网格交叉点的灵敏度。你会得到不同的测量结果，在所有这些点在现实中。如果你取这些测量值的平均值，你会得到一个单一的值，这表明了
这个球可以告诉你TPR是怎么测试得来的
作进一步参考。指https://www.doczj.com/doc/3619236659.html,/definitions/tis.php 有效各向同性辐射功率/ 等效各向同性辐射功率(eirp)如上文所述，大部分天线的性能参数，例如增益/ 尖端/ tis，都是基于对整个表面的测量以及随后的一些额外处理，但eirp 是一种仅在特定点显示性能的测量(即在特定角度的测量(phi，theta)。
注意: 当我说上面图中的测量功率时，它并不意味着绝对功率(dbm) ，它是一种相对功率，与istropic 功率有关。这就是为什么被称为等效各向同性辐射功率。这是由几个不同的参数计算出来的，这些参数可以直接测量或者直接给出。正如你在上面的图中看到的，为了准确地指定一个eirp，你需要指出具体的测量角度。然而，在许多情况下，eirp 这个术语并没有指定任何特定的测量角
度。在这种情况下，假设测量角是获得最大eirp 的角度。例如，如果我们说上面显示的天线的eirp 没有指定任何特定的角度，它会是我在theta 0，phy 0测量的eirp。当我们假设eirp 在最大值时，可以计算如下:EIRP = Tx RF Power(dBm) + G(dB) - L(dB)
•Tx RF Power :RF power measured at RF connector of the unitG :Antenna gainL : Feeder loss(cable loss or any other loss)
•S11
•为了评估天线的性能，我们需要精确地测量以下项目。
•I)有多少功率通过天线传输而不反弹回输入端口;
•II)有多少能量是按照我想要的方向传输的);
•III)有多少微弱的能量可以被天线接收到
•如果你得到了项目II)和II) ，你不需要测量项目I) ，但是为了得到项目II)和III)的精确评估，你必须执行trp 和tis 测量如上所述。然而，测量trp 和tis 是非常昂贵和费时的。因此，我们需要一种快速而简单的方法来评估天线的性能，这就是上面列出的第一项。
第一项最常用的方法是测量s11。由于s11显示了有多少能量在输入端反弹，低s11意味着较少的能量被反弹，这意味着较高的能量通过天线传输。(注意: s11只是告诉你能量传输的大概情况，但是它不能告诉你能量传输的方向)
•动态天线匹配
•天线匹配电路的自动调谐正在成为一个热门话题，特别是在手机行业。如果你度娘“自动天线调谐器”，“动态天线调谐”等关键词，你会发现各种文章，论文和各种调谐技术的专利。这项技术的基本原理很简单。(它本身不调谐天线，而是调谐天线的匹配电路)。例如，假设我们有一个简单的π型网络类型的匹配电路，如下所示。(在实际应用中，匹配电路会更加复杂。但我想使用最简单的结构，以便于理解)。在传统的实现中，你可以像下面这样构建。建立一个电路如下，不断改变每个组件的值，直到你得到最好的传输天线。如果幸运的话，几个小时就能找到正确的数值。如果你运气不好，你得花上几天几夜才能找到合适的价值。如果天线的目标频率改变了，你就得重复这个过程。
考虑到结构和天线材质的一致性，同一组匹配不一定在所有的天线样品上都表现的最好。为了解决上述问题，业界提出了动态调谐匹配电路的概念。基本的想法是这样的。假设我们用可变电感和可变电容，建立了一个匹配电路。这些可变元件不应该是那些可变元件之一，你可以从本地无线电器材公司购买，并通过手动旋转旋钮设置的价值。他们都应该被设置在电子控制中，使这个电路在没有人为干预的情况下工作。现在棘手的事情是找到(或开发)可变电感和电容器。这些可变装置应以最小的能量(电压、电流)消耗运行。可变电容比可变电感好找多了。
主要由于元件的可用性和其他一些原因，在大多数自动调谐电路中，我们使用可变电容器，如下所示。一旦你建立了一个电路，你可能需要为这些组件找到适合不同情况的正确值，并将这些值存储在一个查找表中，然后根据情况（频段或者频率信息）由控件控制查找表中的值。在这种情况下，如何为每种情况设定正确的查找表将是一个关键问题。
到目前为止一切都OK了吗？？可能是，也可能不是。上面描述的技术的一个问题是，你不能保证预定义的查找表能够适用于所有可能的情况。情况可能会有一点不同于预期的变化，查找表不能做任何好的工作。对于这种情况，通常的解决方案之一是应用一个值并检查结果，然后将结果反馈给调优算法，以便算法能够进行更多的调优。这种方法(闭环方法)可以如下所示。
End
天线的基本知识(二) 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线 (电缆)输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来(仅仅接收很小很小一部分功率)，并通过馈线送到无线电接收机。可见，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。 天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。 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。 6.1.2 对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。 两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子 , 见图 1.2 a 。 另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子 , 见图 1.2 b 。 6.1.3 天线方向性的讨论 1 天线方向性 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。
天线知识图解（Antenna） 3月17日 天线是一个相当庞大的话题，很难用一篇文章来描述天线的每个方面，但我会尝试给出一些天线的各个方面的大图片，主要用于蜂窝应用。 天线是什么？ 如何表现天线的性能？ 辐射模型 天线增益 总辐射功率TRP Total Isotropic Sensitivity (TIS) Effective Isotropic Radiated Power/Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP) S11 什么是天线？ 众所周知，天线是一种将电能(电信号)转换成电磁波并传送到太空的装置。
外面有各种类型的天线，下面是一些例子。这些只是一些例子，还有很多其他类型。看看有多少你熟悉的。
现在在大多数移动通信设备中，天线都被嵌入到一个很小的空间里。在一个相对久远的移动电话，你可能已经看到了天线显示在左侧的图片(鞭天线)。在大多数的移动设备，你看到这些天，天线是嵌入的情况下，或正确的印刷电路板如下所示。随着移动设备(例如智能手机)在一个设备中获得越来越多的技术(例如，带有各种频段/ 无线接入技术的蜂窝技术，蓝牙，无线网络等) ，设计多个天线并将其放入一个小空间变得越来越困难。 如何表现天线的性能？ 有两个主要的标准来评估天线的性能，如下 (a)应该把电能转换成电磁能，尽可能减少损失; (b)希望辐射在我需要的方向上。 有几个指标可以代表天线的性能如下 辐射模型；
总辐射功率; 总的各向同性灵敏度。 辐射模型 了解/ 评估天线性能的第一步是检查天线的辐射模型。在大多数情况下，电能都是通过预先设定好的路径流动的，这种路径通常建立在铜线或印刷电路板上的铜痕迹上，但是一旦电能转化为电磁波，它几乎就会向四面八方传播。根据我们设计天线的思路，电磁波在空气中传播的方向是不同的。天线在某些方向上传输很强的能量，在某些方向上传输少量的能量，在某些方向上传输中等范围的能量等，这种能量传输方式被称为“辐射方向图”。(更实际的辐射型态例子，请参阅http://rcexplorer.se/educational/gain/gain.html )以下只是一些可能的辐射型态例子。事实上，你可以想到几乎无限多种不同的模式。天线设计的目标是使它在从电能到电磁能的转换过程中，以我想要的方式传输能量，而不会有任何能量损失。
手机天线常用三种： 1：螺旋天线，以前常用，突出一个头的外置，现在很少见。 2：PIFA天线，最常用的主流天线，NOKIA等常用 3：单极性天线，主要在MOTO V3、V6上使用 本文主要讲解第二种类型，PIFA天线。 PIFA天线，大家首先碰到的第一个问题就是，馈点2与地馈点怎么是短路的，注意看下图，2，3脚是短路的。 在很多人脑子中，螺旋天线和单极性天线比较好理解，就是1/4波长原理，其中一个馈点就是螺旋或者单杆，另外一极就是地了，他们的场结构非常简单，如下图，就是，可以简单等效为一个LC谐振回路，其中C特别小，一个一个的谐振回路耦合上去，最后电磁场释放到外部。 那么PIFA天线对应的模型应该是如何的，如何解释馈点与地的短路，这个对射频，尤其是天线设计者来说，是很重要的，理解了这个，他们就可以摆脱机械的操作。说实在，现在的天线设计者，绝大部分对天线一无所知，除了几个指标，比如驻波系数比，功率等级，方向性等。其他的就是实验，按模板不停的修改天线，直到出来效果即可，原理他们完全不懂。 PIFA天线等效图如上，由L2与C1构成一个偏向电容性的谐振，之后与L1电感谐振，这样大家就可以理解为什么馈点跟地看上去短路了一样。 说穿了，就是通过L1，L2，C1把传输线过来的能量升压到C1上，之后利用C1这个场空间把电磁场能量释放出去，所以对C1来说，必需要求上面的铜皮跟地之间有一定的高度，一般不小于7mm，最少不低于5mm。
为了提高天线频带，往往再引入C2，也就是第一个图上面的第一脚，也就是引入一个地，这样让电场有更广泛的辐射。 学员中小郭提出，为什么手机板短的信号一般不如手机板长的信号号，比如说有些手机板，之后5CM长，信号就不如11CM长的手机板天线更容易调试，这个其实可以用PIFA天线的场结构非常好的解释，因为手机板长的天线，C2范围特别宽，对应的电场波长也比较长，更容易辐射GSM 900MHz的信号出去。 此外小郭又提出，问什么PIFA天线稳定性好于单极性天线，但灵敏度低于单极性天线。 这个比较容易解释，因为PIFA天线的电容相对于单极性天线来说大很多，也就是说能量在谐振腔中更多，外界不容易干扰，也很难改变PIFA天线的阻抗，所以稳定性比单极性天线强，但恰恰因为它的电容太大，导致外接的相同的能量进入，在PIFA天线上产生的电压变化，远远不如单极性天线大，所以灵敏度低于单极性天线。 这个用了这个么例子，相同能量下谐振， 1uF电容与1uH电感 0.1uF电容与10uH电感 根据电容能量公式：1/2*C*U*U，电容小的这组谐振电压是电容大的这组谐振电压的SQR（10）以上，也就是3.16倍。用这个例子就比较清楚的反应了稳定性与灵敏度的关系。 通过这些的解释之后，进一步阐述了不接地的金属对天线的影响，因为天线旁边一般都有镀金属的装饰件，或者是喇叭之类的很多，这些对天线都有很大的影响，那么设计天线的时候，就需要考虑这些因数。 大家知道电磁场不能穿过金属，所以金属对于电磁场类似镜子，会反射，当天线附近有不接地的金属的时候，电磁场将会被反射回来，导致手机能量无法辐射出去，严重的导致PA电流变大，I/Q信号被干扰，相位误差，杂散等提高，为了降低金属对天线的这种严重的影响，往往需要把此类金属跟主板地连接起来。问题是，为什么接地能够降低影响？ 还是从皮法天线的场结构说起，接地，就是类似C2，参与了天线电磁场的谐振，延伸了电场结构，而不是反射了电磁场，上面提到的长主板就是其中的一个典型例子，但若没有接地，就是反射电磁场，那么不仅仅这个方向的能量无法辐射，同时也影响了整个天线的匹配，就算天线厂家把这个影响考虑进去，也不见的能够调试出好的天线来。 这个时候，周锋就提到，以前那款蜘蛛侠的机器，电池上因为包的是导电的膜，导致天线信号很差，就可以很好的用这个解释，以前想不通的，这样就能相通了，
手机天线知识小科普 移动互联时代，智能手机的主要功用早就不是接打电话或者收发短信：在线聊天、视频、直播、手游、阅读成为了“低头党”们的主要活动，而所有这些都由高速的移动互联网承载。所以，当手机网络遭遇“卡顿”、“掉线”、“等待”，急不可耐的你在爆粗口的同时，有没有想过，究竟是手机中的哪个组件决定了这一切？ 要解释这一切，得追溯到1973年4月3日——当马丁·库帕(Martin Cooper)在曼哈顿的大街上，于众目睽睽之下，使用摩托罗拉Dyna TAC拨通了世界上第一通移动电话，他不仅被承认为手机的发明人，同时也决定了之后几十年间，手机通讯的最基本原件——天线的工作原理，甚至是外观设计。 用过或是在电影看过里“大哥大”的朋友，想必都还记得那又粗又大的外置式天线——很明显，大体积的天线就是为了获取更好的收讯效果。这一点即使是到了早期的一些“袖珍手机”（比如同样经典的“掌中宝”）时代，天线依然被设计成可抽拉式的以增强信号。 直到诺基亚的3210开创了“内置天线”的时代（严格来说，东芝的TCP-6000才是第一个内置天线手机，但是诺基亚3210的热销使得内置天线正式成为业界风尚），或粗壮或细长的外置天线才算是结束了历史使命。但是——内置天线并不等于只是把天线“放进手机里”，而是依托于一种新的天线形式，这就是我们今天的智能手机依然在使用的印刷天线。 所谓“印刷天线”，其实就是说天线是使用了薄膜印刷技术，做成非常薄的体型，贴在手机的内部框架上或者外壳内部。和外置的大天线相比，印刷天线可以做出更大的有效面积，不仅更美观信号还更强了，可谓是一大创举。
但是，过去的“大哥大”只有打电话的功能，所以天线只要一根就足够了（用于连接GSM 网络）。而现在的手机既要连接移动网络，又要具备WiFi、蓝牙、NFC、无线充电……等等各种不同的无线功能，特别是4G网络要求手机要使用多根天线同时收发才能达到最大速率，这就是所谓的“载波聚合（CA）”。比如，三星S8是最早支持千兆LTE-A移动网络的手机之一，而实现千兆无线连接需要4CA，这就意味着S8里至少要有四根可以同时工作的天线用于连接移动网络…… 显然，在手机里同时“塞进”七八根印刷天线，还得保证它们相互之间不干扰，是一件非常困难的事情，所以就诞生了两个关键技术，一是边框天线，另一个是天线复用。 大家也许还记得苹果iPhone 4曾经爆出“死亡之握”——具体来说，只要握住机身上的天线隔离带，手机的信号就会大幅衰减。这其实就是因为苹果（包括之后绝大部分手机）都使用了“边框天线”，也就是把机身上下边缘的金属外边框和内部天线相连，以起到天线的作用。为了不让天线和机身上其他部分导通而影响信号，金属边框必须被“切断”，充当天线的部分和没有充当天线的部分被绝缘材料隔开，这就是“信号隔离带”的真相。而握住隔离带，实际上就是把人的身体当做导体，接通了天线和其他金属外壳部分，从而使得天线部分受到干扰，信号自然就会大幅下降。 而所谓“天线复用”，则是利用了不同的通信协议存在不同的信号间隔时间的特点——让用一根天线“上一瞬间”传输蓝牙信号，“下一瞬间”则用于WiFi，两者之间控制好节奏就能实现互不干扰，“一根天线当两根用”。
目录 天线 (1) 一、天线理论知识 (1) 二、天线的选择原则 (18) 三、常用天线的分类 (23)
天线 一、天线理论知识 天线是将射频信号转化为无线信号的关键器件，其质量的优良和是否合理使用对无线通信工程的成败起到重要作用。所以我们必须全面了解天线。 1、天线的方位图： 天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐射电磁波的能力。反之，作为接收天线的方向性表示了它接收不同方向来的电磁波的能力。 天线方向图的定义：天线辐射的电磁场在一定距离上随 空间角坐标分布的图形。 由于电磁场的矢量特征包含了幅度、相位、极化方向等 信息，因此，对应有：幅度方向图、相位方向图。而电磁场 的幅度可用场强和功率密度表示，所以，幅度方向图又分为 场强方向图和功率方向图。除非特殊说明，在一般情况下， 通常天线方向图指的是功率方向图，幅度以dB为单位。 根据定义，天线的方向图是三维立体图，但实际获得完整的三维方向图是非常困难的。通常根据天线的结构特点，选择两个或多个特征面测得该平面内的二维方向图如： E面方向图：通过最大辐射方向并与电场矢量平行的平面；
水平面方向图（Horizontal）：是指与地面平行的平面内的方向图； 垂直面方向图（Vertical）：是指与地面垂直的平面内的方向图。 当天线为垂直极化时，H面近似为水平面，E面近似为垂直面，如果天线为水平极化则情况正好相反。 E面图和H面图只是描述了天线的功率密度的分布情况，但不能定量的反映天线的主要特征。为了更好的描述天线的方向图，常使用半功率波束宽度、副瓣电平、前后比、第一上副瓣抑制、第一下零点填充等都是描述方向图特征的指标。 2、波瓣： 零功率点波瓣宽度：主瓣最大值两边两个零辐射方 向之间的夹角。 半功率点波瓣宽度：在E面或H面的等距线上， 主瓣最大值两边场强等于最大场强的0.707倍（或 一半功率密度）的两辐射方向之间的夹角。 副瓣电平：在E面或H面的等距线上，副瓣最大值 与主瓣最大值之比，通常用dB表示。 后瓣：与主瓣相反方向上的副瓣。 前后比：等距线上，主瓣功率密度最大值和后瓣功 率密度最大值之比(dB)。
移动通信基站天线基础知识 移动通信基站天线是移动通信系统中的重要组成部分，其作用 是将电信号转化为电磁波，并进行无线传输。本文将介绍移动通信 基站天线的基础知识，包括天线的类型、工作原理、性能指标等内容。 一、天线的类型 移动通信基站天线可以根据不同的分类方式进行分类。根据天 线的工作频段，可以分为以下几类： 1. 宽频段天线：适用于多频段的通信系统，能够覆盖不同频段 的通信需求。 2. 扇形覆盖天线：用于小区域通信，形状呈扇形，信号覆盖范 围有限。 3. 定向天线：用于长距离通信，信号传输更远且更稳定，但只 能在特定方向进行通信。 4. 等向天线：信号传输范围广且均匀，适用于城市通信等环境。 根据天线的形状和结构，还可以分为以下几类： 1. 竖直天线：天线的辐射方向主要朝向地面，适用于城市通信 等场景。
2. 水平天线：天线的辐射方向主要朝向水平方向，适用于山区等场景。 3. 室内天线：适用于室内信号覆盖，可提供稳定的室内信号传输环境。 4. 中心天线：用于高速列车、高速公路等移动环境下的通信需求。 二、天线的工作原理 移动通信基站天线的工作原理是将电信号转化为电磁波，并进行无线传输。具体工作原理如下： 1. 输入信号处理：接收来自基站设备的电信号，并进行处理，使其符合天线的输入要求。 2. 电信号转换：将输入信号转换为高频电磁波，以便进行无线传输。 3. 辐射和传输：将转换后的电磁波通过天线辐射出去，在空间中传输到指定的接收器。 4. 接收器接收：接收器接收到天线辐射出的电磁波，并将其转换为电信号。 三、天线的性能指标
移动通信基站天线的性能指标直接影响着通信系统的性能。常见的天线性能指标包括： 1. 增益：衡量天线的辐射效率，增益越高，传输距离越远。 2. 驻波比：衡量天线的匹配程度，驻波比越小，能量传输效率越高。 3. 方向性：衡量天线在不同方向上的辐射效果，方向性越强，信号传输精度越高。 4. 波瓣宽度：衡量天线在空间中的覆盖范围，波瓣宽度越大，覆盖范围越广。 5. 前后比：衡量天线在辐射和接收过程中的信号损耗情况，前后比越大，信号传输质量越好。 移动通信基站天线的性能指标是衡量其性能优劣的重要标准，根据不同的通信需求，选择合适的天线能够提高通信系统的性能和覆盖范围。 移动通信基站天线是移动通信系统中至关重要的组成部分，了解天线的类型、工作原理和性能指标对于优化通信系统的性能具有重要意义。希望本文能够对读者对移动通信基站天线的基础知识有所了解。
第六讲手机天线类型比较和结构射频规则 一、各种手机内置天线的特点和演变过程 在常见的手机天线结构中，陶瓷介质天线由于Q值很高，带宽窄，损耗大，并且易受环境的影响而产生频率漂移，因此不推荐作为手机主天线使用，但由于其尺寸小的优势，可以用作对接收灵敏度要求不高的蓝牙天线。PCB板天线也一般仅仅是通过将外置单极子天线通过PCB过孔和PCB走线将辐射体做在PCB板上，并利用介质板的介电常数在一定程度上减小天线尺寸的形式，这种天线也由于介质板的损耗常数而产生一定的损耗，所以在大多数高端机情况下也不推荐使用，仅在少数低端机和工作频点较少的情况下才为节约成本而使用。PCB天线可作外置天线也可作内置天线。 PIFA天线自产生以来，一直到今天都一直是内置天线的主要形式，因为它尺寸较小，可以充分利用PCB板作为接地面，并通过接地片将谐振长度缩小为四分之波长。但是随着手机小型化和集成度更高的发展要求，原有PIFA天线逐渐显示出一些对结构方面的严格限制。于是有不少业界领先的手机制造商Motorola、Samsung、Sony-Ericsson等公司逐渐改变手机天线的设计风格，改用各种变形的单极子天线设计，这样就减小了结构对天线的依赖性，增加了手机外观的灵活性。比如索爱E908的菱形天线设计，Samsung E708的城墙线（Meander）天线设计，以及Motorola V3中使用的一个金属铜棒作为天线的设计。这些新型的天线设计显示了高超的设计技巧，它们往往不易被天线其他天线厂家和手机厂家模仿，并逐渐发展成手机天线厂家之间和手机厂商之间竞争的一项核心技术。 二、PIFA天线和单极子天线的性能比较 前面我们已经分别对单极子天线和PIFA天线的一般特性进行过分析，下面我们在几种重要的特性方面比较一下两种天线性能的优劣。 1．空间结构要求 两种天线的设计对空间的预留都必须考虑Chu极限定理，但在组成上，PIFA要求必须有一个辐射单元和一个大的接地面，两者互相平行，并且辐射体和接地面之间必须有一个不小的间距。接地面和辐射体都是物理实体，它们必须位于手机上，所以对结构限制较大。采用PIFA天线手机不可能做得很薄。 而采用单极子天线进行设计，则天线仅有一个辐射体而没有地面，因此它对辐射空间的要求就仅仅是天线辐射体周围的空间而没有地面的限制，天线占用的辐射空间可以不在手机体上而在手机周围的外界空间。因此对结构的限制较小。
天线的基本知识 天线是无线通信中的重要组成部分，其作用是将电信号转换为电磁波进行传输或接收。天线是无线通信系统中的关键元件，其性能直接影响到通信质量和距离等因素。下面将介绍天线的基本知识。 一、天线的定义和作用 天线是一种用于发射或接收电磁波的装置。在无线通信中，天线的作用是将电信号转换为电磁波发射出去，或者将接收到的电磁波转换为电信号进行处理。天线在无线通信系统中起着桥梁的作用，连接着发射机和接收机之间的电信号与电磁波之间的转换。 二、天线的基本原理 天线的工作原理是基于电磁学的知识。当电流通过天线时，会在天线附近产生电磁场。这个电磁场会随着电流的变化而产生变化，从而形成电磁波并辐射出去。当接收到的电磁波通过天线时，会在天线上感应出电流，从而实现电磁波到电信号的转换。 三、天线的结构和类型 天线的结构形式多种多样，常见的有单极天线、双极天线、方向天线、全向天线等。单极天线是指由一个导体构成的天线，常见的有垂直天线和水平天线。双极天线是由两个导体构成的天线，常见的有偶极子天线和环形天线。方向天线是指天线辐射或接收信号的主要方向是有限的，适用于需要指向性传输的场景。全向天线是指天
线辐射或接收信号的主要方向是全方向的，适用于需要全向传输的场景。 四、天线的性能指标 天线的性能指标主要包括增益、方向性、频率响应、波束宽度、驻波比等。增益是指天线在某个方向上辐射或接收信号的能力，是衡量天线性能好坏的重要指标。方向性是指天线在某个方向上辐射或接收信号的能力相对于其他方向的能力。频率响应是指天线在不同频率上的辐射或接收信号的能力。波束宽度是指天线主瓣辐射功率下降到峰值功率的一半所对应的角度范围。驻波比是指天线输入端的驻波比，用来衡量天线和传输线之间的匹配程度。 五、天线的应用领域 天线广泛应用于无线通信、卫星通信、雷达、无线电广播、电视、导航系统等领域。在无线通信中，天线是移动通信、无线局域网等系统中的重要组成部分，直接影响通信质量和距离。在卫星通信中，天线用于卫星地球站的发射和接收信号。在雷达系统中，天线用于发射和接收雷达信号。在无线电广播和电视中，天线用于接收和辐射广播信号和电视频道。在导航系统中，天线用于接收和辐射导航信号，如GPS、北斗导航等。 六、天线的发展趋势 随着无线通信技术的不断发展，天线也在不断进步和创新。未来的
第二讲电小天线原理和分析 一、电小天线的概念 电小天线就是指最大几何尺寸远远小于波长（0.1以下量级）的天线。所有手机 内置天线都是电小天线。 当天线的尺寸与波长相比很小时，其实质就是一个带有少量辐射的电感器或电容器。它仍然是整个天线系统的一个分支，与一般大天线相比并无本质差别，只是其电尺寸小，所以有特别需要注意的一些方面。 二、电小天线电特性分析 1.方向性 在上一讲介绍天线基本原理时曾介绍天线的辐射方向系数D的概念。它反映了辐 射能量的集中程度。假设在最大辐射方向上某点上某一实际天线与各向同性天线在该点产生相同的场强，则方向系数等于： D—P"各向同沱天嘘 P少实际大然 其中「田表示辐射功率。电流元或磁流元的方向图都呈苹果状8字型，方向系数 为1.5。而电小天线的电尺寸很小，因此其方向图接近电流元或磁流元的方向图，因此其方向系数接近1.5。半波偶极子天线的方向系数则为1.64。 2.辐射效率 辐射效率的定义是： 其中R/是辐射电阻，及，是损耗电阻。在损耗电阻中包括天线自身的欧姆损耗还 包括馈线和匹配网络中的损耗电阻，即： 尺工二次3+
其中尺川是天线上的损耗电阻，区川是馈线和匹配网络中的损耗电阻。 一般来说在提到天线效率时并不考虑R3,但由于小天线和匹配电路密切相关，比如一个小的电容性天线，由于天线输入容抗很高，电阻很小，如果要求此天线和发射机匹配，则在匹配电路中必然要求引入一个串连的大电感使之调谐，并通过变换将低阻值变换为所需的电阻值。这是匹配电路必然带来可观的损耗，所以考虑电小天线 的效率必须将计入，以便于对比各种电小天线的性能。 ［注意］上式中的各项电阻应归算于同一电流，或者是波幅电流或者是平均电流。 从辐射效率的定义式可知，提高辐射效率的途径不外乎从提高辐射电阻和降低损 耗电阻入手。 ［思考］为什么手机天线设计中提倡尽量不使用匹配电路，或匹配元件尽量少？ 3.增益 根据天线增益公式： G=%D 要提高增益则应设法提高辐射效率和方向系数〃，但对电小天线来说，由于 所以提高增益的途径，主要依赖于提高天线的辐射效率可』。 同时由此也可以看出，在电小天线中，提高增益和提高辐射效率是等效的。在手机天线中，有时也使用总辐射功率（TRP）的概念，即天线的总辐射功率，可以通过天线在空间各方向上的增益求积分得到。电小天线中的增益（G）、辐射效率（%）和总辐射功率（TRP）是三个相互关联的概念，当其中一个性能得到改善时，另外两个性能也随之改善。 4.输入阻抗 天线输入阻抗定义为天线输入端的电压和电流之比。的有功和无功分量分 别用R T和X A表示，称为输入电阻和输入电抗。 在一个频带内的几个频率上测量或计算天线输入阻抗的数值，可以作出输入阻抗
手机天线的工作原理 手机天线是手机中的重要组成部分，其功能是接收和发送无线信号，实现手机与基站之间的通信。手机天线的工作原理主要包括信号接收、信号发送和辐射功率控制三个方面。 首先，手机天线的信号接收是指手机天线接收来自基站的无线信号。手机天线通常采用天线阵列或者多截面天线结构，以增加接收灵敏度和方向性。当基站发送的无线信号到达手机天线时，通过天线元件和电路完成信号的接收、放大和处理，然后将信号传送给手机终端以供分析和处理，使用户能够接收到语音和数据信息。 其次，手机天线的信号发送是指手机天线发送来自手机终端的无线信号。手机终端通过处理器和其他电子元件将用户要发送的数据信息转换成无线信号，然后将信号传送给手机天线。手机天线将收到的信号转换为电磁波并向外辐射出去，通过空气传播到基站，实现手机与基站之间的通信。 最后，手机天线的辐射功率控制是为了确保通信的质量和安全。辐射功率控制包括发射功率和接收灵敏度两个方面。发射功率是指手机天线向外辐射电磁波的强度，其大小受到用户需求、信号强度和通信质量等因素的影响。手机终端根据接收到的基站指令控制发射功率，以达到较好的通信效果。而接收灵敏度是指手机天线接收无线信号的敏感程度，其大小影响到手机对信号的接收范围和质量。手机终端通过优化天线设计和电路控制来提高接收灵敏度，以获取更好的通信信号。
总结起来，手机天线通过接收和发送无线信号来实现手机与基站之间的通信。其工作原理主要包括信号接收、信号发送和辐射功率控制三个方面，通过天线元件和电路完成信号的接收、放大和处理，将信号传送给手机终端以供分析和处理，使用户能够接收到语音和数据信息。手机天线的工作原理和性能对手机的通信质量和用户体验有着重要影响，因此在手机设计和制造过程中，需要对手机天线进行精确调试和优化，以达到更好的通信效果。
三合一天线原理 引言 随着移动通信技术的迅速发展，人们对于通信质量的要求也越来越高。而天线作为无线通信的重要组成部分，起着收发信号的关键作用。为了提高通信质量和方便使用，三合一天线应运而生。本文将介绍三合一天线的原理及其应用。 一、三合一天线的概念 三合一天线是指将原本需要单独使用的手机天线、蓝牙天线和Wi-Fi天线合并在一起，以实现多种无线通信功能。传统手机天线需要占据较大空间，而三合一天线则将多个天线集成在一个小型化的模块中，有效节省了空间，提高了手机的设计自由度。 二、三合一天线的原理 1. 天线结构 三合一天线通常由主天线和辅助天线组成。主天线负责接收和发送主要通信信号，如手机信号；而辅助天线则负责接收和发送其他无线通信信号，如蓝牙和Wi-Fi信号。主天线和辅助天线之间通过滤波器进行信号的分离和选择。 2. 天线位置 三合一天线的位置一般位于手机背面的上部或下部。这样设计的目的是为了最大程度地减少天线之间的相互干扰，确保各个通信信号
的稳定性和可靠性。 3. 天线调节 为了进一步提高通信质量，三合一天线通常具备调节功能。通过调节天线的方向和角度，可以最大程度地增强信号的接收和发送效果，提高通信的稳定性和速度。 三、三合一天线的应用 1. 提高通信质量 三合一天线的集成设计和优化的天线位置能够有效地提高通信质量。通过减少天线之间的相互干扰，信号传输更加稳定，通话质量更佳，减少了信号中断和通话质量差的情况。 2. 增加频段覆盖 三合一天线的设计使得手机可以同时支持多个频段的通信。这样一来，用户可以在不同地区和网络环境下都能够获得良好的通信体验，无论是通话还是上网。 3. 简化手机设计 三合一天线的出现简化了手机的设计和制造过程。传统手机需要单独设计和布置多个天线，而三合一天线的集成设计减少了构造复杂度，提高了手机的设计自由度，使得手机更加轻薄，外观更加简洁美观。
手机天线 1. 简介 手机天线是一种用于手机通信的组件，它起到接收和发射无线信号的作用。手机天线被设计成紧凑和轻便，以适应现代移动通信的需求。它在手机的设计中起到至关重要的作用，负责将无线信号传输到手机的其他部件，并从手机传输信号到外部环境。 2. 手机天线的类型 手机天线的类型多种多样，根据其工作频率和设计形式，可以分为以下几种类型： 2.1 内置天线 内置天线是市面上大多数手机都采用的一种天线类型。它被嵌入在手机的内部结构中，并通过连接导线与手机的主板相连。这种天线具有结构紧凑、成本低廉和易于制造的优点，但其信号接收效果受手机金属外壳和其他电子组件的干扰较大。
2.2 外置天线 外置天线是一种将天线置于手机外部的设计。它可以通过连接线或无线连接的方式与手机相连。外置天线相对于内置天线来说，信号接收效果更好，但其体积较大且需要额外的连接线或设备支持。 2.3 涂料天线 涂料天线是一种创新型的天线设计，将天线材料以涂料的形式喷涂在手机外壳或屏幕上。这种天线设计能够实现无线信号的传输，并且在外观上不会对手机的整体设计造成明显的改变。 3. 手机天线的工作原理 手机天线的工作原理基于电磁感应和辐射原理。当手机天线接收到无线信号时，它会将信号转换为电信号，并传输到手机的其他部件进行进一步处理。同样地，当手机需要发送信号时，手机其他部件会将信号转换为无线信号，并由天线发射出去。
4. 手机天线的重要性 手机天线在移动通信中起到了至关重要的作用。它是手机 与外部世界进行信息交流的关键。一款优秀的手机天线能够提供更好的信号接收和发送效果，保证通话质量和数据传输速度。同时，天线的设计也会对手机的外观和尺寸产生影响，影响用户的购买决策。 5. 手机天线的材料和制造工艺 手机天线的材料通常采用金属或导电材料，如铜、铝等。 这些材料具有良好的导电性能和信号传输特性。制造手机天线的主要工艺包括薄膜沉积、刻蚀、组装等过程。制造天线还需要注意信号传输损耗和天线性能的测试。 6. 手机天线的发展趋势 随着移动通信技术的不断发展，手机天线也在不断进化。 以下是手机天线的一些发展趋势： •多频段天线：为了适应各种移动通信网络的频段需 求，手机天线将会朝着多频段设计的方向发展，以提供更 广泛的网络支持。
移动通信天线基本知识 移动通信天线是移动通信系统中的重要组成部分，它负责将信 号从移动设备传输到基站或者将信号从基站传输到移动设备。在移 动通信技术的发展过程中，天线的设计成为了一个关键性的问题。 1. 天线的分类 根据用途和特点，移动通信天线可以分为以下几种类型： 1.1 手持终端天线 手持终端天线是移动设备中的内置天线，用于接收和发送信号。这种天线一般采用小型化设计，以适应手持设备的外形和尺寸。常 见的手持终端天线有贴片天线、PIFA天线等。 1.2 基站天线 基站天线是用于在基站和移动设备之间进行信号传输的天线。 由于基站天线的高度和安装位置通常比较高，所以其设计要考虑到 信号覆盖范围和天线方向性等因素。常见的基站天线有定向天线、 扇形天线等。 1.3 室内分布系统天线 室内分布系统天线是用于在室内环境中传输无线信号的天线。 由于室内环境中存在多种干扰因素，这种天线一般具有较强的抗干
扰能力和覆盖范围。常见的室内分布系统天线有墙壁天线、天花板 天线等。 2. 天线的性能指标 移动通信天线的性能指标对于天线性能的评估和选型非常重要。常见的天线性能指标包括以下几个方面： 2.1 增益 天线的增益是指在天线辐射方向上的能量密度相对于随机辐射 方向上的能量密度的比值。增益越高，天线在辐射方向上的信号能 量也就越强。 2.2 方向性 天线的方向性是指天线在不同方向上的信号辐射强度的差异。 方向性越窄，天线辐射的信号范围也就越窄。方向性适中的天线可 以在提高通信质量的，保证较大的覆盖范围。 2.3 阻抗匹配 天线的阻抗匹配是指天线的输入端和输出端的特性阻抗与连接 设备之间的匹配情况。当天线的阻抗与设备之间的阻抗匹配不好时，会导致信号反射和损耗，降低通信质量。 3. 天线的设计原则 在进行移动通信天线的设计时，需要考虑以下几个原则：
天线馈线知识点 天线和馈线是无线电通信系统中非常重要的组成部分，它们起着将电磁波从发送者传输到接收者的作用。本文将详细介绍天线和馈线的基本知识点。 一、天线 天线是将电信号转换为电磁波并将其辐射到空间中或从空间中接收电磁波的设备。下面是关于天线的几个重要知识点： 1.天线的分类 天线可分为定向天线和非定向天线两种。定向天线主要用于发送和接收信号的特定方向，如定向天线、高增益天线等；非定向天线则是在整个空间中均匀辐射或接收信号，如增益天线、全向天线等。 2.天线的设计 天线的设计是根据具体要求和应用场景不同而进行的。常见的天线设计参数包括频率响应、增益、波束宽度、辐射方向图等。天线材料的选择也是设计中的重要因素。 3.天线的工作原理 天线的工作原理是通过电磁场的相互作用来实现的。当电信号通过天线时，它产生的电流会激发天线上的电磁场，进而将信号辐射到周围空间中。同样地，当天线接收到电磁波时，它产生的电流会传输到接收设备进行处理。 4.天线的增益和辐射模式
天线的增益是指天线在特定方向上辐射或接收信号的能力。辐射模式是指天线在不同方向上辐射或接收信号的特性。 二、馈线 馈线是将天线与信号发射或接收设备连接起来的线路。它起着传输和保护电信号的作用。下面是关于馈线的几个重要知识点： 1.馈线的种类 馈线可分为同轴电缆、平衡馈线和光纤等多种类型。同轴电缆是最常见的馈线类型，用于低频到高频的信号传输。平衡馈线一般用于高频到超高频的信号传输。 2.馈线的损耗 馈线会引入一定的信号损耗，主要有电导损耗和介质损耗两种。电导损耗是由于电流在导体中流动产生的，而介质损耗则是由于电磁波在介质中传输时产生的。 3.馈线的特性阻抗 馈线的特性阻抗是指馈线上流动的电磁波与馈线之间的电学性质匹配程度。特性阻抗的不匹配会引起信号反射和损耗。常见的特性阻抗有 50Ω和75Ω。 4.馈线的安装和布线 馈线的安装和布线需要注意避免弯曲过大、受拉力或压力、与尖锐物体接触等情况，以免引起信号衰减或馈线破损。 总结：
第五讲手机PIFA天线分析 PIFA 一、引言 多年来，大多数手机天线都一直在沿用一种传统的PIFA天线设计方案。目前市面上可以看到的手机内置天线，有60－80％都是采用这种天线设计。所以，这一讲主要 介绍这种天线的辐射原理和辐射特性。 二、 PIFA天线的基本结构 PIFA天线的英文全名是“Planar Inverted F-shaped Antenna”，即“平面倒F型天线”。由于整个天线的形状像个倒写的英文字母F，故得名。其基本结构是采用一个平面辐 射单元作为辐射体，并以一个大的地面作为反射面，辐射体上有两个互相靠近的Pin 脚，分别用于接地和作为馈点。 三、 PIFA天线的由来 PIFA天线最初来源于IFA天线，即倒F型线天线。但是线性IFA天线是一种小尺寸天线，当辐射单元仅采用顶部的一个金属导线时辐射效果并不理想（辐射电阻小），
所以根据前面我们曾介绍过的，为增大辐射电阻和提高辐射效率而采用顶部加载的技 术，将顶部的辐射线用辐射平面替代，从而形成平面辐射单元。 另一方面，当接地线和馈电线仅仅为一条细线时，其等效的射频分布电感较大， 而引线上的分布电容较小，这就意味着天线具有较高的Q值和较窄的频带。根据电小天线Q值和带宽的关系，增大带宽的途径就是降低Q值，因此将接地线和馈电线用具有一定宽度的金属片取代可以增大分布电容和减小分布电感，从而增大天线带宽。 这样就形成了PIFA天线。 四、 PIFA天线的传输线近似 PIFA天线的传输线近似模型如下图所示。在忽略接地片和馈线的分布效应，PIFA天线等效于两段长度分别为和的传输线相并联。其中表示馈线与接地片之间的 电长度，表示馈线与开路端的电长度。 考虑馈线和接地片的分布参数效应，PIFA天线的传输线近似模型如下图（b）所示，其中Rs表示接地片的寄生电阻，Ls表示接地片的分布电感。 CR和表示开路CL 端的寄生电阻和电容。