关于天线和地的问题

steiwed

<P>       我是初学者，过去没有学过天线的知识，目前在自学。从一些资料上了解到陶瓷天线布板的时候应该离地平面一定的距离，一般天线的周围至少有5mm的干净区。
      我不知道我的理解对不对，请大家指正。</P>
<P>
      1：微带线或者馈线与发射口连接后经过天线辐射能量。由于天线的这条线路没有与地形成回路，那么微带线、天线就和地之间有压差，也就生成正负电荷，而正负电荷之间现成静电场。发射口与地之间的压差一定并且以一定的频率变化，即我们说的发射频率和发射功率，也就与地形成了变化的电场。变化的电场产生变化的磁场，磁场把能量发射出去。</P>
<P>
       2：如果1理解没有错，那么微带线与地之间也是有电场的，微带线也一样能够辐射能量。那么按照天线上的一些理论，如果微带线立起来且与地平面的距离拉开至1/4、1/2波长，是不是这样与地形成的电场更容易辐射出该频率的能量。为什么要求是1/4、1/2波长呢？是不是和带宽有关系呢？</P>
<P>
       3：其实2中提的“为什么”我感觉和现在提的问题应该是一个问题。那就是：陶瓷天线发射能量，陶瓷天线周围至少有5mm的干净区。说明陶瓷天线内部应该是在制造上依照一些理论（介质和走线的一些方式等）现成了类似于1/4、1/2波长的天线的功能，也就是说陶瓷天线发射的原理应该还是前面1中描述的那样，陶瓷天线与地平面现成电场辐射能量。那么为什么是5mm的干净区呢？为什么就不是10mm？不是2mm呢？
</P>
<P>       希望各位能够给些指导，谢谢大家了！</P>[em08][em08]

[此贴子已经被作者于2008-2-27 11:29:44编辑过]

steiwed

<P>对了，还忘记了一个问题：

陶瓷天线为什么要求地平面的长度至少是1/4波长，而且越长越好。这样也就要求了我的板子长度也至少要1/4波长咯。不然效果就会差吗？为什么连地也要求1/4波长呢？是不是所有的天线的地平面的长度也要求至少1/4波长呢？[em03]</P>

<P>对前面提到的“1”的理解深化一下。</P>

<P>       如果内置天线的手持设备工作在一个铁板前面，或者铁柜内，铁板几乎不可能与天线形成电场，那么作用在铁板上面的应该是只有磁场。即磁场产生的电场作用在铁板上。那么铁板的影响应该是：铁板对微波的反射和磁场在铁板上面产生的电场损耗能量两个方面咯？</P>
<P>       如果是这样的话，磁场在铁板上面生产的电场损耗的能量大吗？是不是发射占主导作用？天线的方向性应该也是根据这反射的道理来设计的吧？</P>

[此贴子已经被作者于2008-2-27 11:06:29编辑过]

tangong

期待高手的回答![em08][em08]

305556095

LZ说的
1:"由于天线的这条线路没有与地形成回路"可知是monopole天线,述说的是monopole天线的工作原理.其实还有可以与地形成回路的天线(PIFA),一样也可以在天线中形成交变电流辐射电磁波.
2.微带线(馈线)与地会有一个电场形成,这样会对天线性能有一定影响,一般是不好的,为减少其中的影响,一般会把微带线的走线尽量缩短.且微带线是设计在板子上的,因板子结构限制,所以与地的距离也不可能设计到1/4个波长.
3.陶瓷天线周围要净空5mm,就好比PIFA天线要求高度在6mm以上一样,若陶瓷天线离地太近,电磁能量不易辐射,且对带宽也有一定的影响.太远的话,浪费空间,且效果未必会好.
4.板子设计的长度是有一定的要求,其实对于一个手机,整体就是一个天线.

以上略见,望大家指点指点[em01]

zbac002

<DIV class=quote><B>以下是引用<I>steiwed</I>在2008-2-27 10:04:23的发言：</B>

<P>       我是初学者，过去没有学过天线的知识，目前在自学。从一些资料上了解到陶瓷天线布板的时候应该离地平面一定的距离，一般天线的周围至少有5mm的干净区。
      我不知道我的理解对不对，请大家指正。</P>
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      1：微带线或者馈线与发射口连接后经过天线辐射能量。由于天线的这条线路没有与地形成回路，那么微带线、天线就和地之间有压差，也就生成正负电荷，而正负电荷之间现成静电场。发射口与地之间的压差一定并且以一定的频率变化，即我们说的发射频率和发射功率，也就与地形成了变化的电场。变化的电场产生变化的磁场，磁场把能量发射出去。</P>
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       2：如果1理解没有错，那么微带线与地之间也是有电场的，微带线也一样能够辐射能量。那么按照天线上的一些理论，如果微带线立起来且与地平面的距离拉开至1/4、1/2波长，是不是这样与地形成的电场更容易辐射出该频率的能量。为什么要求是1/4、1/2波长呢？是不是和带宽有关系呢？</P>
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       3：其实2中提的“为什么”我感觉和现在提的问题应该是一个问题。那就是：陶瓷天线发射能量，陶瓷天线周围至少有5mm的干净区。说明陶瓷天线内部应该是在制造上依照一些理论（介质和走线的一些方式等）现成了类似于1/4、1/2波长的天线的功能，也就是说陶瓷天线发射的原理应该还是前面1中描述的那样，陶瓷天线与地平面现成电场辐射能量。那么为什么是5mm的干净区呢？为什么就不是10mm？不是2mm呢？
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<P>       希望各位能够给些指导，谢谢大家了！</P>[em08][em08]
</DIV>


对于楼主提到的这些问题，其实最终归于一点就是对天线的理解。
通常在分析天线时有两种分析思路：一种是从电入手，也就是以电路的思想理论来分析天线，分析天线的阻抗，效率等。另一种是磁的方向入手，最主要的是MAXWELL方程，来分析天线辐射特性等。
象楼主上面谈到的微带传输线，就是天线里常用的一种，在这我只能做一定的解释：
为什么微带线要求要1/4波长？
相信都知道，在SAW和LNA出来后的Connector口，阻抗都调到50欧姆，也就是大家在调试天线的时候也是以匹配到50欧姆为标准，而在connector到天线之间还有一段微带线，这段微带传输线很容易把connector出来的50欧姆改变，在传输线理论上有，当信号在传输线上经过1/4波长的n倍（n=0.1.2.3....）,阻抗特性保持不变，也就可以保持原50欧姆的 阻抗。但在实际中，由于环境等一些因素的影响，一般达不到理想的情况。
对于要求5mm的净区，这大概是经验值吧！做的多了就知道，那也不是一沉不变的。
好就这么些，有兴趣可以看些传输线理论方面的资料。不过不好懂。
个人见解，希望能帮上忙。有不同意见，欢迎讨论！

bobzhao9988

3楼和4楼的回答基本正确的，很早看过这方面的书是这样讲的，但是射频作久了，就凭经验了，很少把以前的知识应用上去，惭愧…………。一般天线理论辐射的最佳长度是半波长和1/4波长；微波在微带线中传输的理论就像4楼所以的：“这段微带传输线很容易把connector出来的50欧姆改变，在传输线理论上有，当信号在传输线上经过1/4波长的n倍（n=0.1.2.3....）,阻抗特性保持不变，也就可以保持原50欧姆的 阻抗。但在实际中，由于环境等一些因素的影响，一般达不到理想的情况。”一样，所以一般我们都在前端添加一个PI型匹配来通过阻抗变换到50ohm或者75ohm。  以上也是我一些认识，望各位不要见笑！

steiwed

谢谢兄弟们的解答，小弟受益匪浅啊！[em14][em14][em14]

ljq200

但是天线又是怎样保证高频阻抗为50欧姆啊？又怎样保证它是谐振在所需的频率呢？我是想了解天线是怎样出来的？

rousong

[em01][em01][em01]

dingling

学习了，谢谢[em09][em08][em01]

zbac002

[quote]
以下是引用ljq200在2008-3-10 22:58:53的发言：
但是天线又是怎样保证高频阻抗为50欧姆啊？又怎样保证它是谐振在所需的频率呢？我是想了解天线是怎样出来的？
[quote]
对于这个问题，那就要从电路的方式来考虑了。
其实天线的实际损耗电阻（也称辐射阻抗）都是很小的，这个可以用网分的SMITH圆图上可以看出，所谓的谐振点，就是要使得天线在某个频段的阻抗（特性阻抗）和源阻抗（即输入阻抗，也就是理论上的50欧姆）一样，但我们知道，当电流通过天线在天线的辐射体之间以及与周围的环境存在偶合，这样就构成了谐振电路中的LC电路，如果这样理解起来的话就会比较简单了，比如说，当你在加长天线长度时，可以看作是增加电感量。
这只是我的个人的一些看法，希望大家一起来讨论，有不同意见，也欢迎拍砖！[em01][em01]

305556095

其实使馈线的阻抗保证达到50ohm那是不可能的，最多也只能接近。致于怎么样接近，那得对天线进行调试，在无源情况下，你所看到的驻波来辨断了。致于保证谐振所需频率，因为我们应用到的频段不只是某点频段，还会要求带宽要多大，一般是说在应用频段的驻波要求多少以下。这时在阻抗匹配情况下，你也可以利用改变走线来调出所需频段。天线是调试出来的，要结合周围环境。

bvflash

en ,长见识了,谢谢!!![em01]

china-mobile

学了不好东东
3Q

heimao_lixin

是的，长见识了。

tengshuqin

静等高人继续解答，很受用的经验啊！ 谢谢大家！

hlyun

[em07][em07][em08]

Jin519

[em01]

soso-ap

以下是引用305556095在2008-3-17 9:27:22的发言：
其实使馈线的阻抗保证达到50ohm那是不可能的，最多也只能接近。致于怎么样接近，那得对天线进行调试，在无源情况下，你所看到的驻波来辨断了。致于保证谐振所需频率，因为我们应用到的频段不只是某点频段，还会要求带宽要多大，一般是说在应用频段的驻波要求多少以下。这时在阻抗匹配情况下，你也可以利用改变走线来调出所需频段。天线是调试出来的，要结合周围环境。

是这样的啊
对于某一个频点通过匹配做到50欧姆是没问题的，但是对于宽频带的匹配是很难都到达到绝对的50欧的，只是使所用频带内各点都尽可能的去接近smith圆图的中心(50欧姆)

对于手机天线为什么是四分之一个波长，我的理解是这样的：
手机天线都可以从半波对称阵子天线(方向图为全向)来分析，手机天线的四分之一个波长再加上其对PCB地板的镜像(四分之一个波长)一起相当于一个半波对称阵子天线。

yaodingjun1

楼主的几个问题，我提一些我的看法：
一.天线辐射的原理概括为：动电生磁，动磁生电
二.选用四分之一或者二分之一波长的原因为：
  1.半波振子天线的输入阻抗接近50欧姆，因此无需任何匹配即可以获得所需的频率
  2.接地选用四分之一波长，由于高频电流的趋肤效应，从馈电出发的电流经过接地的内表面和外表面所经过的长度为二分之一波长，然后流回馈电点处，此时电流变为方向相反，因此某点频的电流在馈电点处抵消为零，形成电流零点
三.陶瓷片的高度理论而言是越高越好，越高频宽越宽。
另外，12#楼兄弟说的从网分的阻抗圆周上看辐射阻抗，其实阻抗圆周上显示的天线的输入阻抗而已，并非辐射阻抗，输入阻抗和辐射阻抗还是有区别的