移动终端简直都是运用小型天线,它的缺陷是低功率、窄频宽,为了保证天线的功用,因而天线小型化有必定的极限,但是如此一来却违反移动终端小型化的时代趋势。所幸的是天线运用的元件大多是能够发明空间的导体,若与波长比较的话,只需导体具有必定巨细,基本上就能够当作高天线运用,例如相似移动终端外壳等结构就契合以上条件(图1)。
现在移动终端运用频率大多介于800mMHz~2GHz之间,波长相当于150~350nm左右,因而100~200mm的终端尺度对小型天线十分有利,也就是说只需奇妙运用移动终端的机壳,就能够取得小型、高功用的天线功用,有鉴于此本文以移动终端的机壳当作天线运用为例,依序介绍地表数位播映用天线与PDC(Personal;DigitalCellular)用Diversity天线的规划技巧。
移动终端天线的特征
如上所述低功率、窄频宽是一般小型天线的首要缺陷。天线的比频宽(以中心频率拟定的频率规模)与天线巨细有密切关系,小型天线的频宽则与天线的体积呈比例关系。天线的功率能够用下式表明:
η=Pr/(Pr+Pd)
η:天线的功率。
Pr:放射功率。
Pd:丢失功率。
由上式可知假如缩恣意小天线巨细的话,Pr会比Pd小导致放射功率大幅下降,这种现象尤其是天线邻近的电磁界愈加显着。图2是供给相同电力给两种天线时,天线邻近的实践电界散布状况,图中的单极(Monopole)天线高度为λ/4(此处λ表明天线频率的对应波长)归于中等巨细天线,此刻单极天线最大强度大约是-20dB;相较之下逆F天线的高度为λ/10属於小型天线,此刻F天线最大强度则只需0dB,由此可知即便相同电力跟着天线巨细的差异,天线邻近的电界(电压)散布状况则天壤之别,相同的磁界亦即电流强度也不相同。对小型天线而言构成天线的导体与天线周围的空间,若是归于有耗费性的媒体时,会就导致极大的电力(功率)丢失,相对的功率也会急遽劣化。
天线的等化G与物理长度L能够用下式表明:G=8log(2L/λ)(dBd)(dBd)为接纳电波时的强度(与半波长Dipole比较)目标。此处若将频率为/20nm移动终端的天线等化代入上式,能够求得-7.7dB左右的(理论)功率,但是实践上移动终端的功率大约只需-1dB。
图3是移动终端周围的电界散布状况,由图可知若对天线施加脉冲电界,天线周围的电界会随时刻改动,例如右图的电界强度除了天线之外,机壳本体的电界强度也会随时刻改动增大,换句话说只需奇妙运用移动终端机壳的电波放射特性,即便小型天线也能够取得预期的作用。
一般数位地表波广播运用波长为400~600nmUHF(UltraHighFrequency)的频宽,但是实践上物理特性上约束,使得一般传统移动终端得天线不容易小型化,因而将移动终端机壳的改成抽取或是折叠规划,构成如图4右侧直接激振天线。
接着在波暗室内实践测验上述两种天线的水平面内放射pattern,必需留意的是天线的特性极易遭到包括人体在内运用环境的影响,因而测验时被测天线必需远离人体,此外电波简直是从水平方向入射,所以本测验是以水平面内的放射pattern作为评论目标。
图5是各天线在波暗室内测验取得的成果;表1以Dipole天线作比较基按时的等化均匀值,由表1的计算成果可知传统Monopole天线与Dipole天线具有-2.5~2.8dB相同程度的均匀等化值。