天线设计基础 - 图文 下载本文

手机天线设计基础

1. 天线基本知识

2. 网络分析仪,暗室和CMU200的使用 3. 研发流程图 4. 新到手机的处理 5. 治具的制作

6. 天线的调试(以PHS为例) 7. 数据报告和承认书 8. 线圈的打样和承认 9. 试生产

1. 天线基本知识

1.1 天线的定义:

引用国际上官方的定义如下:

The official IEEE definition of an antenna follows this concept: That part of a transmitting or receiving system that is designed to radiate or receive electromagnetic waves。

也就是说:天线就是发射或接收系统中设计用来辐射或接收电磁波的那部分。

1.2 天线的分类:

按外观分类:外置式和内置式。

按结构分类:固定式(内外模),组装式(TOP+主体),TOP+内模等。 按频段分类:450MHz,CDMA(824-849MHz),GSM(880-960MHz),DCS(1710-1880MHz),PHS(1895-1918MHz),PCS(1850-1990MHz),3G(1920-2170MHz),Bluetooth(2450MHz)。

1.3 天线的频段

当今移动通信系统主要有如下的工作频段,请见下表: System Transmit(MHz) Receive(MHz) BW(MHz) AMPS(CDMA) 824 849 869 894 8% SMR 806 821 851 866 7% IDEN 806 824 851 870 8% TACS 890 905 935 950 7% ETACS 871 904 916 949 9% GSM 890 915 935 960 8% EGSM 880 915 925 960 9% PAGING 895 901 920 945 5% GPS 1227 1575 IEIDUM 1616 1626 1% DCS 1710 1785 1805 1880 9% PHS 1895 1918 1% PCS 1850 1930 1930 1990 7% 3G(WCDMA) 1920 1980 2110 2170 13% BLUETOOTH 2400 2485 3% 无论是发射天线还是接收天线,它们总是在一定的频率范围(频带宽度)内工作的,天线的频带宽度有两种不同的定义----

一种是指,在驻波比VSWR≤1.5条件下,天线的工作频带宽度; 一种是指,天线增益下降3dB范围内的频带宽度。

在移动通信系统中,通常是按照前一种定义的。具体的说,天线的频带

宽度就是天线的驻波比VSWR不超过1.5时,天线的工作频率范围。

一般来说,在工作频带宽度内的各个频点上,天线性能是有差异的,但

这种差异造成的性能下降是可以接受的。

1.4 天线的性能参数

目前天线的测试参数主要有:反射损耗(return loss),驻波(VSWR), 增益(Gain),Smith chart,灵敏度,效率,SAR。而我公司目前能提供的有反射损耗,驻波,增益,smith chart和灵敏度。 1.4.1 反射损耗

当馈线和天线匹配时,馈线上没有反射波,只有入射波,即馈线上传输

的只有向天线方向行进的波。这时,馈线上各处的电压幅度与电流幅度都相等,馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。 而当天线和馈线不匹配时,也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时,负

载就只能吸收馈线上传输的部分高频能量,而不能全部吸收,未被吸收的那部分能量将反射回去形成反射波。 RL=10log(Preturn/Pin)

1.4.2 驻波

在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波 相位相同的地方,电压振幅相加为最大电压振幅Vmax,形成波腹;而在入射波 反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin,形成波节。其他各 点的振幅值则介于波腹和波节之间。这种合成波成为行驻波。

VSWR=Vmax/Vmin

VSWR越大,反射越大,匹配越差。 反射损耗和驻波的换算关系如下:

RL=20log[(VSWR-1)/(VSWR+1)]

1.4.3 增益

增益是指:在输入功率相等的情况下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的功率密度之比。它定量的描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。换言之,某天线的增益,就其最大辐射方向上的辐射效果来说,与无方向性的理想点源相比,把输入功率放大的倍数。通常计算天线的最大增益。