天線與電波傳播

1、天線與電波傳播小作業(yè) 手機(jī)天線面臨的挑戰(zhàn) 走進(jìn)手機(jī)天線的世界手機(jī)天線的工作原理手機(jī)天線的介紹手機(jī)天線的發(fā)展趨勢(shì)手機(jī)天線面臨的挑戰(zhàn)123451.1.走進(jìn)手機(jī)天線的世界走進(jìn)手機(jī)天線的世界手機(jī)天線，即手機(jī)上用于接收信號(hào)的設(shè)備概念介紹分類不足1.PIFA皮法天線2.MONOPOLE單極天線手機(jī)天線是手機(jī)的輻射源1.天線輸入阻抗2.工作頻率與工作帶寬3.波束方向圖4.方向性與天線增益2.手機(jī)天線的工作原理手機(jī)天線的工作原理l 無(wú)線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。 電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接下來(lái)（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過(guò)饋線送到無(wú)線電接收

2、機(jī)?？梢?jiàn)，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的無(wú)線電設(shè)備，沒(méi)有天線也就沒(méi)有無(wú)線電通信。3.手機(jī)天線的介紹手機(jī)天線的介紹l 天線輸入阻抗天線的輸入阻抗是以收發(fā)機(jī)與天線間的接口往天線端看入所得到的阻抗值。這一數(shù)值對(duì)天線的輻射效率，天線的帶內(nèi)增益波動(dòng)，天線前端的功率容量有很大的影響。手機(jī)天線是一種駐波天線，天線的阻抗不匹配，將導(dǎo)致大量的信號(hào)反射，使天線的輻射效率降低，同時(shí)由于反射的影響使得天線在寬頻帶內(nèi)的增益有抖動(dòng)，如果天線的駐波為6，手機(jī)前端的擊穿電壓將降為原來(lái)的1/6，而功率容量就會(huì)下降。手機(jī)天線駐波對(duì)天線效率的影響不可不慎。天線的駐波要求，我們目前統(tǒng)一要求為小于3。l 工作頻率與工作帶寬天線的帶

3、寬是指滿足天線全部指標(biāo)的頻帶范圍。工作頻率是指天線帶寬范圍內(nèi)的所有頻率。工作帶寬由多個(gè)指標(biāo)來(lái)限定，因此需取其中帶寬最窄的帶寬，手機(jī)天線中，方向圖帶寬，極化帶寬等因素所限定的帶寬大于阻抗帶寬，因此在手機(jī)天線中一般以滿足所要求駐波的帶寬范圍作為天線的工作帶寬。l 波束方向圖天線波束方向圖是用來(lái)描述由天線所輻射出的能量與空間中任意位置的相互關(guān)系，藉由方向圖可以得知由天線所輻射出來(lái)的電磁波在空間中每一個(gè)位置的相對(duì)強(qiáng)度或絕對(duì)強(qiáng)度。毫無(wú)疑問(wèn)，手機(jī)天線的水平方向圖要求是全向的，實(shí)際上手機(jī)天線的波束方向圖并不重要，主要是在手機(jī)的使用過(guò)程中，此時(shí)手機(jī)天線的輻射特性與單天線的輻射特性是不相同的。手機(jī)天線的方向圖只

4、要求水平面近似為全向即可。l 方向性與天線增益天線的方向性與其波束方向圖有關(guān)，所以方向性也是方位角的函數(shù)，其定義如下：D(,)=【天線在(,)方向上的輻射強(qiáng)度】/【全向性天線的輻射強(qiáng)度】在實(shí)際的應(yīng)用上，由于必須考慮天線本身的輻射效率問(wèn)題，故通常都以天線增益的大小來(lái)代替指向性，兩者之間的關(guān)系為：G（,）=eD(,)其中，天線的輻射效率高低與電磁波輻射過(guò)程中所損失的能量多少有關(guān)。天線在能量傳送與接收的過(guò)程中所有可能會(huì)產(chǎn)生的能量損失包括：天線輸入端阻抗不匹配造成的能量反射、天線本身的材質(zhì)在高頻下所產(chǎn)生的能量損耗以及在傳播介質(zhì)中所消耗的能量。手機(jī)天線的增益并不能代表手機(jī)使用時(shí)的效率問(wèn)題：真正表示天線增

5、益特性的指標(biāo)應(yīng)該是天線的平均有效增益，其與手機(jī)天線的的使用環(huán)境、使用方式、手機(jī)的結(jié)構(gòu)、手機(jī)設(shè)計(jì)方式相關(guān)。4.手機(jī)天線的發(fā)展趨勢(shì)手機(jī)天線的發(fā)展趨勢(shì)移動(dòng)通信終端的快速發(fā)展帶動(dòng)了終端配套天線產(chǎn)業(yè)的繁榮。2011年全球移動(dòng)終端天線出貨量為35.6億支，預(yù)計(jì)2012年全球移動(dòng)終端天線出貨量為44.8億支。從終端天線的產(chǎn)品、技術(shù)及應(yīng)用行業(yè)發(fā)展前景來(lái)看，未來(lái)三年其市場(chǎng)規(guī)模將保持平穩(wěn)增長(zhǎng)。智能手機(jī)天線的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：l 整機(jī)制造商、方案設(shè)計(jì)商和天線提供商的行業(yè)分工大格局不變l 智能手機(jī)天線向技術(shù)創(chuàng)新的方向發(fā)展l 智能手機(jī)天線將向標(biāo)準(zhǔn)、模塊和設(shè)計(jì)自動(dòng)化方向發(fā)展5.手機(jī)天線面臨的挑戰(zhàn)手機(jī)天線面臨

6、的挑戰(zhàn)在喬布斯為iPhone 4“天線門”及其信號(hào)接收問(wèn)題而作的辯護(hù)，有一點(diǎn)說(shuō)得很正確：天線確實(shí)是一個(gè)技術(shù)難題。手機(jī)的變革一直引領(lǐng)手機(jī)天線技術(shù)的變革：從上世紀(jì)摩托羅拉的第一部“大哥大”外置天線，發(fā)展到如今內(nèi)置的彈片、FPC、LDS工藝手機(jī)天線；從最初通話的單頻天線，發(fā)展到現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)全球漫游功能的多制式天線以及具有廣播電視、WiFI、藍(lán)牙、電子支付、導(dǎo)航定位等功能天線；從以前單純的通信工具，逐步發(fā)展至擁有更豐富網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、搭載智能操作系統(tǒng)的商務(wù)、娛樂(lè)等多功能終端；無(wú)論硬件、外觀、操作系統(tǒng)如何變革，無(wú)論LTE技術(shù)如何演進(jìn)，天線的設(shè)計(jì)永遠(yuǎn)是至關(guān)重要的，而且是終端整機(jī)質(zhì)量的重要標(biāo)志之一。智能手機(jī)是未來(lái)移動(dòng)

7、通信終端市場(chǎng)的主導(dǎo)力量，智能手機(jī)天線的面臨著以下重大技術(shù)挑戰(zhàn)：智能手機(jī)天線面臨的技術(shù)智能手機(jī)天線面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)l 1、智能手機(jī)的超薄化l 2、智能手機(jī)的多制式、多功能、大屏幕l 3、智能手機(jī)的寬帶化l 4、智能手機(jī)天線的新工藝、新材料l 5、智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化l 6、智能手機(jī)天線的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)l 使用內(nèi)置天線面臨的挑戰(zhàn)使用內(nèi)置天線面臨的挑戰(zhàn) 所有的用戶都希望手機(jī)使用的是內(nèi)置天線。但是，這并不像想象的那么簡(jiǎn)單。 對(duì)于每一位手機(jī)用戶而言，在通話的時(shí)候，突然中斷總是令人生氣，而且，如果接收效果不好，用戶會(huì)感到不快。對(duì)于手機(jī)的射頻性能來(lái)講，天線的性能極為重要。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商經(jīng)常測(cè)量手機(jī)的發(fā)射和接收性能。

8、如果性能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，這樣的手機(jī)根本就賣不出去，因?yàn)?，他們?cè)诰W(wǎng)上的表現(xiàn)太差。性能差的天線還會(huì)影響功耗，縮短電池的使用壽命。效率較低的天線在基站上所產(chǎn)生的功率較低，閉環(huán)功率控制系統(tǒng)需要對(duì)它進(jìn)行補(bǔ)償?；揪蜁?huì)要求手機(jī)發(fā)射更大的功率。這就是說(shuō)，在通話時(shí)，天線會(huì)影響手機(jī)的功耗。手機(jī)的款式用起來(lái)是否舒適和安全，也是很重要的。如果有得選擇的話，用戶會(huì)選擇集成了內(nèi)置天線的手機(jī)，因?yàn)?，把這樣的手機(jī)放在口袋里，會(huì)比使用外置天線的手機(jī)更舒適，而且，機(jī)殼的款式也可以設(shè)計(jì)得更吸引人。 從機(jī)械方面講，內(nèi)置天線更結(jié)實(shí)、更可靠。然而，手機(jī)的一些新功能，比如，照相功能，會(huì)使手機(jī)在電氣方面變得更加復(fù)雜，而且，在加入新功能之后，留給天線的空間就更少。所有手機(jī)設(shè)計(jì)師將要面對(duì)的難題是：如何迎合消費(fèi)者的需要，把內(nèi)置天線納入時(shí)尚的手機(jī)中。 對(duì)手機(jī)設(shè)計(jì)師而言，把內(nèi)置天線用到手機(jī)上，需要解決三個(gè)主要的問(wèn)題：第一、天線所要放置的位置；第二、天線可以使用的空間；第三、如何安排在手機(jī)內(nèi)的其它元器件，避免帶來(lái)問(wèn)題。 電訊產(chǎn)業(yè)多年來(lái)在長(zhǎng)條型手機(jī)上的經(jīng)驗(yàn)告訴我們：最好還是把天線安裝在手機(jī)的頂部。這么做的原因是：如果你的手把天線擋住時(shí)，你發(fā)會(huì)現(xiàn)手機(jī)的性能會(huì)迅速下降，而如果天線裝在手機(jī)的頂部，那它幾乎就不會(huì)被擋住了。手機(jī)的電池會(huì)對(duì)天線的性能產(chǎn)生巨