天線基本原理

天線基本原理第1頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六壹、傳輸線

根據(jù)傳輸線理論，一段無(wú)損耗傳輸線，輸入阻抗可表成：ZLZinZin=ZoZL+jZ0tan(βl)Z0+jZLtan(βl)Z0:特性阻抗Zin:輸入阻抗β:相位常數(shù),與訊號(hào)波長(zhǎng)λ的關(guān)係為β=2п/λl:傳輸長(zhǎng)度l第2頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六波長(zhǎng)=光速頻率*√?

介電常數(shù)即λ=C/f*√?

如1KHz的信號(hào)在一介電係數(shù)為4的電路板上傳播時(shí)其波長(zhǎng)(λ)為λ=C/f*√?=3*108103×

4=1.5×105

公尺低頻的訊號(hào)波長(zhǎng)遠(yuǎn)大於傳輸線的長(zhǎng)度，l/λ~=0即βl=0，tan(βl)趨近0，故Zin=ZL故在分析低頻電路時(shí)，可以不考慮傳輸線的效應(yīng)第3頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六涉及傳輸線效應(yīng)，直角傳輸導(dǎo)線會(huì)有大的寄生電容WR>3Wa=1.8W第4頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六同軸線阻抗?DinnerDouterZ0=138√?logDouterDinnerOuter編織線愈疏則造成insertionloss愈大，相對(duì)的編織線愈密其insertionloss愈小，地網(wǎng)與信號(hào)線間的介電常數(shù)愈趨近於空氣1，衰減愈小，故使用氮?dú)獍l(fā)泡是業(yè)界常用的方式。第5頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六RFConnectorsImpedanceZ0=60lnD/d?D:外導(dǎo)體內(nèi)徑d:內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)徑?:絕緣介電常數(shù)RFConnector的上限頻率fu=2c/π(D+d)√ε第6頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六λ/4TransformersRequireZ0λ/4=√ZinZLL=λ/4Zin=Z0λ/4ZL+jZ0λ/4

tan(βl)Z0λ/4+jZLtan(βl)ZLZin因βl=(2π/λ)(λ/4)=π/2Z0λ/4=√ZinZLApplytorealloadsandsourcesPerfectmatchatspotfrequency(10%-20%useablebandwidth)第7頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六ImpedanceMatchRule串聯(lián)L並聯(lián)電容並聯(lián)L串聯(lián)C第8頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六天線設(shè)計(jì)基本原理SleeveDipoleAntennaThecurrentdistributionofsleeveantennaislikethedipoleantenna這是目前業(yè)界最常見的SLEEVE偶極天線銅管λ/4約22mmλ=C/f*√?約8.8cmλ/4約22mm實(shí)作驗(yàn)證要不斷嘗試錯(cuò)誤方有心得此線長(zhǎng)會(huì)有影響第9頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六DipoleAntennawithCenterDrivingIftheradiusofwire,a,isverysmall,theinputimpedanceofhalfwavelengthdipoleis73+j42.5ohmTheshorterthelengthofdipole,therealpartofimpedancewillbesmallerInordertomatchthe50ohmscoaxialcable,thelengthofdipolewillbelessthanhalfwavelengthTheimaginarypartofimpedancewillbechangedforminductancetocapacitanceforshorterlengthofdipoleThedirectivityofhalfwavelengthdipoleis2.15dBi第10頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六WhipAntennaforAMPSThismonopoleantennawithhigherdirectivity(5.162dBi)forlength0.625wavelengthIfthelengthisquarterwavelength,thenthedirectivityis2.15dBi這是常見5dBi的作法第11頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六RadiationPatternwithCenterDrivingThedefinitionofdBiistheantennagainwhichcomparestothatoftheisotropicantennaThedefinitionofdBdistheantennagainwhichcomparestothatofthedipoleantennaThedirectivityofhalfwavelengthdipoleis2.15dBiThedirectivityof1.25(2x0.625)wavelengthdipole5.16dBi這是場(chǎng)型圖，請(qǐng)注意不同gain值的場(chǎng)型第12頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六VSWR:Returnloss(RL)TransmissionLoss(TL)參、天線規(guī)格:VSWR與ReturnLoss的關(guān)係是互換關(guān)係，若VSWR是2.0:1,則相對(duì)於ReturnLoss是約-10dB，其意是發(fā)射出去有90%的功率，反射回來(lái)有10%，反射愈多，幅射效率愈差第13頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Examples VSWR=1.5, ,RL=14dB,TL=0.177dB VSWR=2.0, ,RL=9.5dB,TL=0.512dB VSWR=3.0, ,RL=6.0dB,TL=1.24dBLowerpowerhandlingforhigherVSWRThewiderthebandwidththelargertheVSWR第14頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六E-PlaneCutofantennaradiationpatternwhichcontainthemaximumfieldintensityandthedirectionofEfieldorelectriccurrentofantennaH-PlaneCutofantennaradiationpatternwhichcontainthemaximumfieldintensityandthedirectionofHfieldormagneticcurrentofantennaPrincipleplanes BothE-andH-planeradiationpatter第15頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六BeamwidthHalfpowerbeamwidth E-planebeamwidth, H-planebeamwidthThewiderbeamwidththewiderangularcoverageThewiderbeamwidththemoreinterferencesinput tothereceiver第16頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六PolarizationLinearpolarization Verticalpolarization,Horizontalpolarization,SlantlinearpolarizationCircularpolarization RHCP,LHCPEllipticalpolarization第17頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期六TransmitReceivePolarizationLossverticalhorizontalinfinityhorizontalverticalinfinityRHCPLHCPinfinityLHCPRHCPinfinityRHCPorLHCPlinear3dBlinearRHCPorLHCP3dBverticalvertical0dBRHCPLHCPinfinityhorizontal