天线基本原理.ppt

天線設計簡介壹 傳輸線貳 天線設計基本原理參 天線規格肆 實驗與驗證課程 壹 傳輸線根據傳輸線理論 一段無損耗傳輸線 輸入阻抗可表成 ZL Zin Z0 特性阻抗Zin 輸入阻抗 相位常數 與訊號波長 的關係為 2 l 傳輸長度 波長 光速 頻率 介電常數 即 C f 如1KHz的信號在一介電係數為4的電路板上傳播時其波長 為 C f 3 108 103 4 1 5 105公尺 低頻的訊號波長遠大於傳輸線的長度 l 0即 l 0 tan l 趨近0 故Zin ZL故在分析低頻電路時 可以不考慮傳輸線的效應 涉及傳輸線效應 直角傳輸導線會有大的寄生電容 a 1 8W 同軸線阻抗 Dinner Douter Z0 138 log Douter Dinner Outer編織線愈疏則造成insertionloss愈大 相對的編織線愈密其insertionloss愈小 地網與信號線間的介電常數愈趨近於空氣1 衰減愈小 故使用氮氣發泡是業界常用的方式 RFConnectorsImpedance Z0 60lnD d D 外導體內徑d 內導體內徑 絕緣介電常數 RFConnector的上限頻率fu 2c D d 4Transformers RequireZ0 4 ZinZL L 4 Zin Z0 4 ZL jZ0 4tan l Z0 4 jZLtan l ZL Zin 因 l 2 4 2 Z0 4 ZinZL ApplytorealloadsandsourcesPerfectmatchatspotfrequency 10 20 useablebandwidth ImpedanceMatchRule 串聯L 並聯電容 並聯L 串聯C 天線設計基本原理SleeveDipoleAntenna Thecurrentdistributionofsleeveantennaislikethedipoleantenna 這是目前業界最常見的SLEEVE偶極天線 銅管 4約22mm C f 約8 8cm 4約22mm 實作驗證要不斷嘗試錯誤方有心得 此線長會有影響 DipoleAntennawithCenterDriving Iftheradiusofwire a isverysmall theinputimpedanceofhalfwavelengthdipoleis73 j42 5ohmTheshorterthelengthofdipole therealpartofimpedancewillbesmallerInordertomatchthe50ohmscoaxialcable thelengthofdipolewillbelessthanhalfwavelengthTheimaginarypartofimpedancewillbechangedforminductancetocapacitanceforshorterlengthofdipoleThedirectivityofhalfwavelengthdipoleis2 15dBi WhipAntennaforAMPS Thismonopoleantennawithhigherdirectivity 5 162dBi forlength0 625wavelengthIfthelengthisquarterwavelength thenthedirectivityis2 15dBi 這是常見5dBi的作法 RadiationPatternwithCenterDriving ThedefinitionofdBiistheantennagainwhichcomparestothatoftheisotropicantennaThedefinitionofdBdistheantennagainwhichcomparestothatofthedipoleantennaThedirectivityofhalfwavelengthdipoleis2 15dBiThedirectivityof1 25 2x0 625 wavelengthdipole5 16dBi 這是場型圖 請注意不同gain值的場型 VSWR Returnloss RL TransmissionLoss TL 參 天線規格 VSWR與ReturnLoss的關係是互換關係 若VSWR是2 0 1 則相對於ReturnLoss是約 10dB 其意是發射出去有90 的功率 反射回來有10 反射愈多 幅射效率愈差 ExamplesVSWR 1 5 RL 14dB TL 0 177dBVSWR 2 0 RL 9 5dB TL 0 512dBVSWR 3 0 RL 6 0dB TL 1 24dBLowerpowerhandlingforhigherVSWRThewiderthebandwidththelargertheVSWR E PlaneCutofantennaradiationpatternwhichcontainthemaximumfieldintensityandthedirectionofEfieldorelectriccurrentofantennaH PlaneCutofantennaradiationpatternwhichcontainthemaximumfieldintensityandthedirectionofHfieldormagneticcurrentofantennaPrincipleplanesBothE andH planeradiationpatter Beamwidth HalfpowerbeamwidthE planebeamwidth H planebeamwidthThewiderbeamwidththewiderangularcoverageThewiderbeamwidththemoreinterferencesinputtothereceiver Polarization LinearpolarizationVerticalpolarization Horizontalpolarization SlantlinearpolarizationCircularpolarizationRHCP LHCPEllipticalpolarization TransmitReceivePolarizationLossverticalhorizontalinfinityhorizontalverticalinfinityRHCPLHCPinfinityLHCPRHC