理论:天线属于一个专业性比较强的学科,包含天线的具体设计过程和原理,天线多频的实现方法,如何使用电容、电感等集总原件来匹配和改善天线的性能。相关天线包含蛇形天线、倒F天线、PIFA天线、LOOP天线、缝隙天线和边框天线等。
学天线的初期需要掌握至少一款电磁仿真软件,比如HFSs,CST,ADS等,个人建议学习HFSs,因为网络容易找到一些教程,有利于自己的学习和提升。
先来讲一讲倒F天线的原理,设计一款天线,首先要明确基本的设计指标,也就是期望的工作频段,因为工作频段直接决定了天线的尺寸。如果是印刷天线,还要考虑介质板的介电常数和损耗角正切值,这里我只讲介电常数的影响,损耗角正切值会在后面的博文中讲解。
例如,现在要求设计一款工作在2.412GH2-2.472GHz(wifi 11n协议)的板载行wifi印刷天线,采用FR4介质,要求增益大于1.5dBi,电压驻波比VswR<2.
先来看一看印刷倒F天线的基本结构,如下图:
印刷倒F天线主要有三个主要的结构参数,即天线的谐振长度L,天线高度H和馈点到接地点间距s(如图中),其中,谐振长度L用于调整天线的工作频率,越短则频率越高;天线高度H可用于调整天线的带宽,H越大,带宽则越大;s则用于调整天线的输入阻抗,s越小,阻抗越大,换句话说,s可以直接用于调整天线的VSWR性能。
具体设计过程:第一步,先计算天线的基本尺寸,以2.45GHz作为中心频点,则对应的自由空间波长lambda0=v/f-122mm,其中v为光速,f为需要的频率第二步,计算单极子天线的长度,这里要注意,通常板载天线使用的都是单极子天子,单极子天线通常采用四分之一个波长,而偶极子天线采用半个波长或一个波长(相关知识可以在百度上搜索,这里不做过多的重复),因此,对应的单极子天线长度为:
1/4"Lambda0=30mm.
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