9-振子天线的宽带化与小型化 天线原理

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1、天线Antennas第9讲振子天线的宽带化与小型化褚庆昕华南理工大学电子与信息学院天线与射频技术研究所qxchu@scut.edu.cnResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering第9讲内容SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering9.1引言在很多应用

2、中，天线必须工作在一个宽的频率范围内，即，在一个宽的频率范围内，天线的电路参数和辐射参数满足指标要求。衡量带宽的方法有两种：相对带宽ffULB100%pfC高低频率比fUBrfLSouthChinaUniversityofTechnology式中，fU、fL和fc分别为天线工作的最高、最低和中心频率。ResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering对宽带或窄带没有严格的定义，只是相对而言。通常认为窄带：B10%p宽带：B20%或B

3、1.5pr超宽带Bp40%SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering对称振子的终端是开路的，来自激励源的电流将在终端全反射，于是天线上有振幅相等、传输方向相反的两个行波，叠加形成了驻波。凡电流分布为驻波的天线称为驻波天线(standing-waveantenna)。驻波天线相当于两个振幅相等、传输方向相反的行波电流辐射。驻波天线是谐振结构，输入阻抗具有明显的谐振特性,因此,一般

4、情况下工作带宽较窄。SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering增加振子天线带宽的基本方法：粗导体锥形结构多模或多谐振结构SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering另一方面，天线的尺寸也是现实的问题

5、。我们知道，通常对称振子的长度为半波长，单极子的长度为1/4波长。当频率很低时，如长波或中波，振子天线的长度势必很长，给天线的安装带来麻烦。一些应用场合，如手机，对天线的尺寸有非常苛刻的要求。因此，天线的小型化也是一个很重要的课题。对于振子天线而言，常用的小型化技术主要电抗加载技术，包括电容加载和电感加载。SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering9.2.1宽带化-粗导体振子谐

6、振天线具有较小的带宽，如非常细导体（L/2a=2500）的半波振子的带宽为8%。随着半径增大，半波振子的输入阻抗实部变小，且随频率变化而变缓，因此，增加导体直径可以提高半波振子的带宽，例如，当L/2a=50时，带宽可以提高为16%。随着半径增大，振子上电流分布变化不大，因此，对称振子的方向图变化不大，自然，增益变化也不会大。SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering015010330

7、30012530060R=1mm-10R=1mm100R=4mmH面R=7mm-20E面(Ω)R=10mmR=4mm75-3027090H面E面Gain(dBi)R=7mm-2050H面输入阻抗实部E面-10240120R=10mm25H面0E面2101500101.52.02.53.0180Frequency(GHz)半波振子方向图随输入阻抗实部随SouthChinaUniversityofTechnology半径R变化情况半径变化情况ResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectroni