作为接收和发送移动信号的主要装置,天线需要具备接收与自己有关的信号,而不能接收无关的信号的特性,同时天线还要把信号发送到特定的方向上,实现特定的覆盖的特点,同时不同的地点需要达到不同的覆盖要求,这些都与天线的以下基础知识有关:
天线输入端信号电压与信号电流之比,称为天线的特性阻抗,天线的特性阻抗与天线的结构、尺寸以及工作波长有关,当天线完成后,其阻抗已经决定,同样馈线也有阻抗,馈线的阻抗是指传输线上各处的电压与电流的比值,馈线特性阻抗只与导体直径D和d以及导体间介质的介电常数εr有关,而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关。研究阻抗的目的,是为了测试馈线与天线是否匹配,即,当天线与馈线的特性阻抗相等时,我们称它们互相匹配,反之,我们称它们为不匹配,如图5所示。当匹配时,从馈线输出的信号被很好地传递到天线,当不匹配时,来自于馈线的信号部分被反射回去,也就是常说的驻波比偏大。 天线的频率范围可以根据需要进行调整。浙江放大器天线测试设备
天线(antenna)是一种变换器,它把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。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统,凡是利用电磁波来传递信息的,都依靠天线来进行工作。此外,在用电磁波传送能量方面,非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性,即同一副天线既可用作发射天线,也可用作接收天线。江西校准天线仪器天线的天线增益可以通过增加天线长度或使用增益天线来提高。
VSWR(VoltageStandingWaveRatio)简称为驻波比,它是业界用来衡量天馈系统质量好坏的参数之一,在天馈系统的工作过程中,发射波将通过天馈系统向外传播,但是由于接头质量、线缆弯曲半径太小、线缆质量等原因产生了反射波,这使得在传输线中某些地方,反射波和入射波刚好同相,于是合成波的信号**大;而在另一些地方,反射波(电压)和入射波(电压)刚好反相,于是合成信号**小,合成信号的**大值与**小值之比被定义为驻波比,因此驻波比VSWR=Vmax(|V反|+|V入「)/Vmin(|V入|-|V反|),因为业界普遍采用发射功率来表示发射波,则IV反|=|P反|,|V入|=|P入|;因此VSWR=(P入+P反2)/(P入1-P反2)。关于VSWR,目前业界的统一标准是VSWR<,,VSWR>,VSWR>。
天线PCB在设计时,由于大部分的天线与模块的输出阻抗是50欧姆,为了尽量减少在传输过程中能量的反射,射频输出管脚到天线之间的PCB引线应为50欧姆的微带线。常用的板材为FR4(介电常数4.2-4.6),根据经验,当线宽约为微带线距离参考层距离的2.2倍时,微带线的特征阻抗约为50欧姆。具体设计时,建议使用微带线阻抗控制工具(ADS、txline等)来计算,并通过实际调试来完成微带线的设计。微带线下面的铺地层必须是完整的地,在微带线两侧需要多打接地过孔。天线可以是单频段的,也可以是多频段的。
天线的作用是将射频信号发射到自由空间,这时候选择合适的天线对于传输距离就有很大的影响。天线对周围环境很敏感,很多情况下会出现即使选择了合适的天线,也达不到预期的效果。由于有些客户对天线设计需要考虑的因素不清楚,这里我们给出在实际工程设计中的一些经验,便于客户更好地设计出自己的电路与PCB,增加项目的成功机会。一、匹配电路设计在原理图设计时,需要在天线与模块射频输出管脚预留一个π型网络。天线的阻抗受PCB的铺地、天线的安装以及周围的金属等因素影响,预留这个网络是为了在天线严重偏离50欧姆阻抗时,将其匹配至50欧姆。X1,X2,X3都是电抗元件,如果天线是标准的50欧姆阻抗,那么X2,X3可以不焊接,X1接220PF电容或者0欧姆电阻。在PCB设计时,这三个器件已经尽量靠近模块的射频输出脚,并且连接的传输线短且直。匹配元件的周围,以减少寄生参数对匹配电路的影响。 天线的天线阻抗是指其输入端的电阻和电抗。北京波束宽度天线
天线的天线选择还需要考虑天线的安装和维护的便利性。浙江放大器天线测试设备
双孔磁心阻抗变换器的突出优点是体积小频带宽,缺点是抗干扰能力与选择性差。天线与馈线匹配中的平衡与不平衡变换很多天线如半波振子天线、折合振子天线、环行天线等都是平衡馈电的,它们都有两个馈电点,它们都有个特点:两个馈电点的信号电压(或电流)的相位是互为反相的·而主馈电缆常常都是用同轴电缆·同轴电缆属于不平衡(不对称)馈线,其内导体是馈电点,而外导体是地线点·不参与馈电·所以就算天线的特性租抗与同轴电缆相同也不能直接连接,否则会破坏天线的对称性,使天线两臂上的电流大小不等,这种不平衡性会改变天线的方向图使之成为不对称的方向图·从而使馈线可能接收到各种干扰波和使馈线与天线失配·因此在天线与同轴线连接时,不仅要考虑阻抗匹配而且还要进行平衡--不平衡变换1、A/4平衡变换器(入是信号频率的波长)N平衡变换如图6所示·半波振子的输入阻抗是75欧的平衡负载·用75欧的同轴电缆与之配接虽然阻抗是匹配了,但平衡却不匹配,必须加入一个平衡变换器半波振子的一臂与主馈线外导体相连(图6中的A点)·另一臂与入4导体上端和同轴电缆的内导体相连接(图6中的B点)·入/4导体的下端则通过短接金属环与主馈线的外导体相接。 浙江放大器天线测试设备