天线带宽计算
相对带宽: 窄带 ≤1% 宽带 %1≤…≤25% 超宽带(UWB) ≥25%或带宽≥500Mbps 欧洲:3.4GHz-4.8GHz和6GHz-8.5GHz 美国: 3.1GHz至10.6GHz
为什么需要这么宽的带宽?
2We 0 r ab Qr Pr 2t 0m 0nGs
1 a 2 a 0.35 90 1 a 1 Gs 2 0.35 a 2 120 60 1 a 2 a 120
Qc
Rmn Lmn / Cmn
Rmn Zin 1 jQ f / f mn f mn / f Rmn 1 jQS S f / f mn f mn / f
如果馈线的特征阻抗等于 则: Z in Rmn Z in Rmn
Rmn
4 1 2 2 Q S
影响带宽的因素 宽长比(W/L) 介质损耗角正切 变化方向 增加 品质因素的变化
1
对带宽的影响 BW 增大 BW 增大
Q r 变小, Q sw 变小
tan
变大
Q d 变小
Q r 变小, Q sw 变小
Q r 变小, Q sw 变小, Q c 变大
相对介电常数 基板的厚度
r
变小 增大
BW 增大 BW 增大
每个天线都有其中心工作频率; 在偏离中心工作频率时,天线的某些电性能将会下 降; 电性能下降到容许值的频率范围,就是天线的带宽。
绝对带宽 相对带宽 宽带
BW ( Hz ) f H f L
fH fL BW RBW 100% 100% f0 f0
K 2
fH K fL
L 0
'
1 Z in 1/ Rmn j Cmn 1/ ( Lmn )
1 Z in 1/ Rmn j Cmn 1/ ( Lmn ) Rmn 1/ Gmn
mn 1/ LmnCmn
2 We CmnV / 2 Q 2mn 2mn 2 P V / Rmn
t
skin
1 Qd tan
s Qsw Qr 1 s t H= r-1 e
t s=1-3.4He <0.06 1600 3 5.6 s=1-3.4He + 3 He -100He r
t 0.06 0.16
120 tGr 1 Q tan r ab 1 3.4 H e t 120
电磁耦合馈电模型
辐射贴片
矩形槽
共面波导
缝隙耦合馈电模型
共面波导馈电模型
带宽(BW)往往以输入端电压驻波比系数(VSWR)的 值小于某给定值的频率范围来表示,若给定的 VSWR值为 ,则VSWR< 的频带宽度BW为:
1 BW QT
1 1 1 1 1 QT Qr Qc Qd Qsw
1/2
1 1 4 1 2 2 1 Q S
S f f mn f mn 1 f Q
1/2
fH fL 1 RBW 100% 100% f mn Q
同轴探针馈电模型
微带线侧馈模型
介质基板1 介质基板2 馈线 接地板
单频天线:只有一个带宽频带 双频天线:比如手机天线900MHz和1900MHz 3G:WCDMA 1940MHz-1955MHz(上行) 2130MHz -2145MHz(下行) TD-SCDMA 1880-1920MHz、2010-2025MHz CDMA2000 1920MHz -1935MHz(上行) 2110MHz -2125MHz(下行) 三频天线:比如手机要集成蓝牙等功能。
一、基本途径:降低等效谐振电路Q
二、增加额外谐振点:附加寄生贴片、采用 LC谐
振电路、加载短路探针
三、附加阻抗匹配网络四、其他途径
ISM频段(使用无需注册) 美国:工业(902-928MHz) 科学研究(2.42-2.4835GHz) 医疗(5.725-5.850GHz) 欧洲:900MHz的频段则有部份用于GSM通信,用 于ISM的低频段为868MHz和433MHz。 因此,现在很多数据传输天线都是基于这些频段来 设计。
BW
3dB
fH fL
3dB
对于窄带:
f0 BW
f0 BW Q0
平均存储能量 Q 能量损耗/秒 Wm We Pl
先用软件仿真,然后观察仿真图获得一个带宽(技 术含量低) 做实验获得带宽(要是结果不满足要求……) 理论计算带宽,与设计相辅相成,动态设计(高级)