天線(xiàn)的操作特性和評(píng)估技術(shù)及設(shè)計(jì)時(shí)需考慮哪些考慮因素

本文適用于將RF納入符合Part 15標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)人員。它旨在讓讀者對(duì)天線(xiàn)的功能，操作特性和評(píng)估技術(shù)有基本的了解。它還將簡(jiǎn)要介紹三種最常見(jiàn)的低功率天線(xiàn)樣式的設(shè)計(jì)考慮因素：鞭狀，螺旋狀和環(huán)狀跡線(xiàn)。

什么是天線(xiàn)？

RF天線(xiàn)被定義為便于將導(dǎo)波傳輸?shù)阶杂煽臻g和從自由空間接收的組件。在功能上，天線(xiàn)本質(zhì)上是將交流電轉(zhuǎn)換成電磁場(chǎng)的換能器，反之亦然。構(gòu)成天線(xiàn)結(jié)構(gòu)的物理組件稱(chēng)為元素。從衣架到調(diào)諧的八木，可以使用數(shù)百種天線(xiàn)樣式和變體。

接收和發(fā)射天線(xiàn)的特性非常相似，并且在許多情況下是彼此的虛擬鏡像。然而，在許多第15部分的應(yīng)用中，為發(fā)射機(jī)和接收機(jī)天線(xiàn)選擇不同的特性通常是有利的。出于這個(gè)原因，我們將分別解決每個(gè)問(wèn)題。

發(fā)射器天線(xiàn)

發(fā)射器天線(xiàn)允許RF能量從輸出級(jí)有效地輻射到自由空間。在許多模塊化和離散變送器設(shè)計(jì)中，變送器的輸出功率有目的地設(shè)置為高于法定限制。這允許設(shè)計(jì)者利用低效天線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)尺寸，成本或美觀目標(biāo)，并且仍然輻射最大允許輸出功率。由于在發(fā)射器處很容易實(shí)現(xiàn)增益，因此其天線(xiàn)通常比接收器上使用的天線(xiàn)效率低。

接收天線(xiàn)

接收天線(xiàn)攔截從發(fā)射天線(xiàn)輻射的電磁波。當(dāng)這些波撞擊接收天線(xiàn)時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生很小的電壓。該電壓導(dǎo)致弱電流流動(dòng)，其包含與發(fā)射天線(xiàn)中的原始電流相同的頻率。

接收天線(xiàn)應(yīng)盡可能多地捕獲預(yù)期信號(hào)，并盡可能少地捕獲其他異頻信號(hào)。其最大性能應(yīng)該是接收機(jī)設(shè)計(jì)的頻率或頻段。接收器天線(xiàn)的效率對(duì)于最大化距離性能至關(guān)重要。與發(fā)射器天線(xiàn)不同，合法操作可能要求降低效率，接收器的天線(xiàn)應(yīng)盡可能地進(jìn)行優(yōu)化。

了解傳輸線(xiàn)

傳輸線(xiàn)（圖1）是包含RF能量從一個(gè)地方傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地方的任何介質(zhì)。很多時(shí)候，傳輸線(xiàn)被稱(chēng)為“一段屏蔽線(xiàn)”或“一條同軸電纜”。雖然技術(shù)上是正確的，但是這種隨意的參考通常表明缺乏對(duì)傳輸線(xiàn)中存在的電阻，電容和電感的復(fù)雜相互作用的理解和尊重。

圖1：典型傳輸線(xiàn)。

導(dǎo)體的直徑和間距，以及導(dǎo)體周?chē)头蛛x材料的介電常數(shù)，對(duì)確定傳輸線(xiàn)的特性起著至關(guān)重要的作用。這些特性中最重要的特性之一稱(chēng)為特征阻抗。特性阻抗是歐姆值，其中電壓 - 電流比沿傳輸線(xiàn)是恒定的。所有Linx模塊都適用于特性阻抗為50歐姆的傳輸線(xiàn)。

為了實(shí)現(xiàn)從傳輸線(xiàn)到天線(xiàn)的RF能量的最大傳輸，線(xiàn)路和天線(xiàn)在頻率上的特征阻抗應(yīng)盡可能接近。在這種情況下，傳輸線(xiàn)和天線(xiàn)被稱(chēng)為匹配。當(dāng)傳輸線(xiàn)端接到與其特征阻抗不同的天線(xiàn)時(shí)，將存在不匹配。這意味著所有RF能量都不會(huì)從傳輸線(xiàn)傳輸?shù)教炀€(xiàn)中。無(wú)法傳輸?shù)教炀€(xiàn)的能量會(huì)反射回傳輸線(xiàn)。由于這種能量不會(huì)反射到太空中，因此代表了一種損失。前向波和反射波之間的比率稱(chēng)為駐波比（SWR）。正向電壓之和與反射電壓之間的比率通常稱(chēng)為電壓駐波比（VSWR）。

天線(xiàn)如何工作？

從天線(xiàn)輻射的電場(chǎng)和磁場(chǎng)形成電磁場(chǎng)（圖2）。該場(chǎng)負(fù)責(zé)RF能量的傳播和接收。為了正確理解天線(xiàn)的功能，需要對(duì)電壓，電流和磁力理論進(jìn)行深入研究。由于這不符合本文的基本性質(zhì)，因此簡(jiǎn)單概述就足夠了。

圖2：天線(xiàn)周?chē)腅和H場(chǎng)。

假設(shè)片刻同軸傳輸線(xiàn)被剝離，屏蔽和中心導(dǎo)體彎曲成直線(xiàn)，如圖所示。剛剛形成了一個(gè)稱(chēng)為半波偶極子的基本天線(xiàn)Presto，如圖3所示。

圖3：基本天線(xiàn)。

您可能想知道原本打算包含射頻能量的兩根導(dǎo)線(xiàn)現(xiàn)在能夠有效地將其輻射到自由空間嗎？由于線(xiàn)路現(xiàn)在在端部打開(kāi)時(shí)分開(kāi)，因此現(xiàn)在存在兩點(diǎn)之間的電壓差。這允許形成稱(chēng)為（E）場(chǎng)的電場(chǎng)。稱(chēng)為（H）場(chǎng)的磁場(chǎng)也由電流產(chǎn)生。當(dāng)RF能量被引入天線(xiàn)元件時(shí)，這些場(chǎng)交替地積累，達(dá)到峰值并崩潰。這些場(chǎng)一起構(gòu)成能夠輻射到自由空間并從自由空間接收的電磁波。

如何確定天線(xiàn)長(zhǎng)度？

天線(xiàn)可以被認(rèn)為是一個(gè)復(fù)雜的RLC網(wǎng)絡(luò)。在某些頻率，它看起來(lái)像感應(yīng)電抗，而在其他頻率，如電容電抗。在特定頻率下，兩個(gè)電抗的幅度相等，但影響相反，因此相互抵消。在該特定頻率下，阻抗是純電阻的，并且天線(xiàn)被稱(chēng)為諧振。

天線(xiàn)處于共振狀態(tài)時(shí)，始終可以獲得最大的天線(xiàn)效率。當(dāng)天線(xiàn)的長(zhǎng)度不正確時(shí)，信號(hào)源將看到除諧振點(diǎn)處存在的純電阻之外的其他信號(hào)。如果天線(xiàn)太短，則存在容抗;如果太長(zhǎng)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電抗。共振指標(biāo)是VSWR曲線(xiàn)中的最小點(diǎn)（圖4）。在下面的例子中，天線(xiàn)（A）諧振太低，表明天線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，而天線(xiàn)（C）諧振頻率太高，表明天線(xiàn)太短。然而，天線(xiàn)（B）是理想的。顯然，天線(xiàn)的長(zhǎng)度是正確的至關(guān)重要，但這個(gè)長(zhǎng)度是如何確定的？

圖4：共振曲線(xiàn)。

如何確定天線(xiàn)長(zhǎng)度？

每個(gè)頻率都有一定的物理長(zhǎng)度，它占據(jù)空間。該長(zhǎng)度稱(chēng)為波長(zhǎng)，由兩個(gè)因素決定：1）頻率本身和2）傳播速度。工作頻率的波長(zhǎng)決定了天線(xiàn)長(zhǎng)度。由于天線(xiàn)的介電常數(shù)大于自由空間的介電常數(shù)，因此天線(xiàn)上的波速較慢。這與其他幾個(gè)因素一起導(dǎo)致天線(xiàn)設(shè)計(jì)人員接受以下公式，以確定所有實(shí)際目的的準(zhǔn)確度來(lái)確定1/4波天線(xiàn)的物理長(zhǎng)度：

這個(gè)公式天線(xiàn)諧振非常適合天線(xiàn)長(zhǎng)度接近，真正的問(wèn)題是天線(xiàn)諧振。根據(jù)物理因素，例如地平面的大小和方向，附近的導(dǎo)體等，可能需要調(diào)整天線(xiàn)的長(zhǎng)度以達(dá)到共振。

為了操作，天線(xiàn)不必是全波的物理長(zhǎng)度。通常，考慮到尺寸和阻抗，天線(xiàn)將是全波長(zhǎng)的一部分。半波天線(xiàn)是天線(xiàn)的最短諧振長(zhǎng)度。但是，較短的波長(zhǎng)可以諧振諧振。由于其緊湊的長(zhǎng)度，第15部分應(yīng)用中最受歡迎的天線(xiàn)之一是1/4波鞭。在這種配置中，天線(xiàn)元件是全波長(zhǎng)的1/4。為了有效地工作，?波必須輻射到地平面。該平面通常由PCB上的金屬殼或接地區(qū)域形成。地平面作為一個(gè)平衡器，形成另一個(gè)1/4波元件，實(shí)質(zhì)上創(chuàng)造了一個(gè)半波偶極子（圖5）。

圖5：偶極子天線(xiàn)操作。

天線(xiàn)匹配

天線(xiàn)諧振不應(yīng)與天線(xiàn)阻抗相混淆。通過(guò)考慮VSWR在其最低點(diǎn)的值，最容易理解諧振和阻抗之間的差異。 VSWR的最低點(diǎn)表示天線(xiàn)是諧振的，但該低點(diǎn)的值取決于天線(xiàn)與其所連接的傳輸線(xiàn)之間的匹配質(zhì)量（圖6）。這個(gè)連接點(diǎn)稱(chēng)為饋點(diǎn)。在下圖中，您會(huì)注意到天線(xiàn)（A）和天線(xiàn)（B）都是諧振的，但天線(xiàn)（B）的VSWR要低得多。這是因?yàn)椋˙）的饋電點(diǎn)阻抗與傳輸線(xiàn)的阻抗更緊密地匹配。顯然，天線(xiàn)必須是諧振的并且匹配，以使最大的RF能量傳播到自由空間。

圖6：天線(xiàn)匹配質(zhì)量。

諧振點(diǎn)主要取決于天線(xiàn)長(zhǎng)度，但天線(xiàn)阻抗如何確定？當(dāng)天線(xiàn)處于諧振狀態(tài)時(shí)，它呈現(xiàn)純粹的電阻負(fù)載。這種阻力由三個(gè)因素組成。首先，當(dāng)僅被視為導(dǎo)體時(shí)，通過(guò)天線(xiàn)元件的實(shí)際物理電阻存在損耗。這稱(chēng)為歐姆電阻損耗。第二個(gè)也是最重要的損失領(lǐng)域是耐輻射性（Rr）。輻射電阻是理論電阻器的歐姆值，如果替代天線(xiàn)，則會(huì)消耗與天線(xiàn)輻射到空間中相同量的RF能量。電阻損耗的最后一個(gè)來(lái)源是介電元件的漏電阻。

由于實(shí)際和漏電阻通?？梢院雎圆挥?jì)，我們將專(zhuān)注于抗輻射。如前所述，輻射電阻是一個(gè)假設(shè)的概念，它描述了虛構(gòu)的電阻，如果用天線(xiàn)代替天線(xiàn)，它會(huì)消耗與天線(xiàn)輻射到自由空間相同的功率。天線(xiàn)的輻射電阻沿著天線(xiàn)元件的長(zhǎng)度變化，但我們關(guān)注的是饋電點(diǎn)處的電阻。隨著導(dǎo)體變長(zhǎng)，輻射電阻增加。通常，四分之一波垂直的輻射電阻約為37歐姆，半波約為73歐姆。

天線(xiàn)調(diào)諧

這是調(diào)整天線(xiàn)諧振點(diǎn)的過(guò)程，如圖7所示。在大多數(shù)情況下，這是通過(guò)物理調(diào)整天線(xiàn)長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。雖然可以使用簡(jiǎn)單的距離測(cè)試來(lái)盲目調(diào)諧天線(xiàn)，但網(wǎng)絡(luò)分析儀是嚴(yán)格表征的必要條件。在一些情況下，可以使用外部電感或電容組件來(lái)匹配天線(xiàn)并使天線(xiàn)諧振。這些組件會(huì)引入損失。應(yīng)該記住，匹配和共振不一定轉(zhuǎn)化為有效傳播。

圖7：天線(xiàn)調(diào)諧。

天線(xiàn)性能

除了上一節(jié)中概述的天線(xiàn)功能的廣泛概念外，天線(xiàn)性能的具體問(wèn)題同樣重要。以下部分將介紹這些問(wèn)題中最重要的問(wèn)題。

輻射模式

輻射模式這一術(shù)語(yǔ)用于定義射頻能量分配或引導(dǎo)到自由空間的方式（圖8）。術(shù)語(yǔ)同位素天線(xiàn)通常用于描述具有理論上完美的輻射圖案的天線(xiàn)。即在所有方向上均勻地輻射電磁能量的那個(gè)。當(dāng)然，這種天線(xiàn)只是理論上的，并且從未實(shí)際構(gòu)建過(guò)，但同位素模型可作為概念標(biāo)準(zhǔn)，可以對(duì)比“現(xiàn)實(shí)世界”的天線(xiàn)。

在現(xiàn)實(shí)世界中，天線(xiàn)將在某些方向上有效地輻射RF能量而在其他方向上則很差。效率最高的點(diǎn)稱(chēng)為峰值，而無(wú)場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)域稱(chēng)為空值。天線(xiàn)的整體分布特性構(gòu)成輻射方向圖。在許多應(yīng)用中，使天線(xiàn)在所有方向上都表現(xiàn)良好是有利的。在這些情況下，設(shè)計(jì)者將選擇具有全向輻射圖案的天線(xiàn)樣式，因?yàn)檫@樣的特性是期望的。在需要高度定向天線(xiàn)特性的情況下，將選擇諸如八木的天線(xiàn)樣式。

圖8：天線(xiàn)輻射圖。

天線(xiàn)增益

術(shù)語(yǔ)增益是指天線(xiàn)的有效輻射功率與某些參考天線(xiàn)的有效輻射功率的比較。當(dāng)使用同位素模型時(shí)，增益將以dBi表示（意味著以同位素為單位的dB增益）。當(dāng)將增益與標(biāo)準(zhǔn)偶極子進(jìn)行比較時(shí)，額定值將以dBd表示（意味著增益超過(guò)偶極子）。同位素和標(biāo)準(zhǔn)偶極子之間普遍接受的變化是2.2 dB。因此，額定為具有15dBi增益的天線(xiàn)將表明與標(biāo)準(zhǔn)單元件偶極子相比，天線(xiàn)相對(duì)于同位素具有15dB的增益或12.8dB的增益。

增益通常被誤解為輸出功率增加超過(guò)1。當(dāng)然，這是不可能的，因?yàn)檩椛涔β蕦⒋笥谝胩炀€(xiàn)的原始功率。

理解增益的一種簡(jiǎn)單方法是考慮可聚焦光源，如圖9所示。假設(shè)光輸出是恒定的并且聚焦在很寬的區(qū)域上。如果光被重新聚焦到一個(gè)點(diǎn)，它會(huì)顯得更亮，因?yàn)樗械墓饽芏技性谝粋€(gè)小區(qū)域。即使整體光輸出保持不變，光在原始圖案上的焦點(diǎn)處也將具有勒克斯增益。

圖9：光增益。

以同樣的方式，將RF能量聚焦成窄光束的天線(xiàn)可以說(shuō)在天線(xiàn)上獲得（在焦點(diǎn)處）增益，該天線(xiàn)在所有方向上均勻輻射。換句話(huà)說(shuō)，天線(xiàn)的增益越高，天線(xiàn)的模式越窄，其點(diǎn)性能越好。

圖10：天線(xiàn)增益。

天線(xiàn)極化

天線(xiàn)的有效極化是一個(gè)重要特征。極化是指電磁場(chǎng)中磁通線(xiàn)的方向。當(dāng)天線(xiàn)相對(duì)于地面水平定向時(shí)，據(jù)說(shuō)它是水平極化的。同樣，當(dāng)它垂直于地面時(shí)，據(jù)說(shuō)它是垂直極化的。

天線(xiàn)的極化通常與有源天線(xiàn)元件平行;因此，水平天線(xiàn)輻射并最好地接收具有水平偏振的場(chǎng)，而垂直天線(xiàn)最好具有垂直偏振場(chǎng)。如果發(fā)射器和接收器的天線(xiàn)沒(méi)有以相同的極化方向定向，則會(huì)丟失一定量的功率。在許多應(yīng)用中，幾乎無(wú)法控制天線(xiàn)方向;然而，為了達(dá)到最大范圍，天線(xiàn)應(yīng)盡可能以相同的極化方向定向。在VHF和UHF頻譜中，水平極化通常比垂直極化提供更好的抗噪聲性和更少的衰落。

圖11：天線(xiàn)極化。

天線(xiàn)效率

并非所有傳輸?shù)教炀€(xiàn)元件的功率都會(huì)輻射到太空中。一些功率由天線(xiàn)消散，一些功能立即被周?chē)牧衔?。?qǐng)參閱下面用于確定天線(xiàn)效率的術(shù)語(yǔ)：

正向功率 - 最初應(yīng)用于天線(xiàn)輸入的功率。

反射功率 - 一部分正向功率反射回到天線(xiàn)輸入。由于天線(xiàn)端口不匹配導(dǎo)致的放大器。

凈功率 - 實(shí)際轉(zhuǎn)換到自由空間的天線(xiàn)功率稱(chēng)為凈功率或有效輻射功率。凈功率通常通過(guò)查找實(shí)際正向和反射功率值之間的差異來(lái)計(jì)算。

多徑效應(yīng)

圖12：多路徑。

多徑衰落是一種由不同階段到達(dá)接收天線(xiàn)的信號(hào)引起的衰落形式。這種效應(yīng)是由于信號(hào)在到達(dá)天線(xiàn)之前可能經(jīng)過(guò)許多不同的路徑。原始信號(hào)的某些部分可以通過(guò)直接自由空間路徑傳播到接收器的天線(xiàn)。已經(jīng)反映出來(lái)的其他人在到達(dá)之前會(huì)走更長(zhǎng)的路。反射波所采用的較長(zhǎng)路徑將稍微延遲其到達(dá)時(shí)間與自由空間波的到達(dá)時(shí)間。這在兩個(gè)信號(hào)之間產(chǎn)生了異相關(guān)系。施加在接收天線(xiàn)上的所得電壓將根據(jù)到達(dá)天線(xiàn)的所有信號(hào)的相位關(guān)系而變化。雖然這種影響是環(huán)境的，并且與天線(xiàn)沒(méi)有直接關(guān)系，但了解多路徑在理論天線(xiàn)性能與實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)性能方面可能發(fā)揮的作用仍然很重要。

第15部分設(shè)計(jì)的天線(xiàn)

為FCC第15部分產(chǎn)品指定天線(xiàn)的設(shè)計(jì)人員面臨著許多挑戰(zhàn)。由于為符合第15部分而設(shè)計(jì)的許多產(chǎn)品都是緊湊和便攜的，因此設(shè)計(jì)人員可能必須平衡天線(xiàn)性能與包裝和化妝品等問(wèn)題。第15部分也對(duì)天線(xiàn)設(shè)計(jì)施加了物理限制。最值得注意的是要求天線(xiàn)永久連接或使用獨(dú)特的專(zhuān)有連接器。這旨在防止最終用戶(hù)進(jìn)行可能會(huì)改變產(chǎn)品性能特征的修改。

如果您已經(jīng)考慮到了這一點(diǎn)，希望能夠發(fā)現(xiàn)如何設(shè)計(jì)沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)或測(cè)試設(shè)備的低成本，高性能天線(xiàn)，我們很遺憾不得不讓您失望。

天線(xiàn)的性能與應(yīng)用變量密切相關(guān)，例如地平面，與其他組件的接近程度以及材料屬性。為了正確設(shè)計(jì)和評(píng)估天線(xiàn)的性能，需要使用多種工具。其中最重要的是網(wǎng)絡(luò)分析儀，頻譜分析儀和頻率源。網(wǎng)絡(luò)分析儀特別有價(jià)值，因?yàn)樗梢跃_測(cè)量天線(xiàn)的諧振點(diǎn)，特征阻抗和SWR。如果不能獲得這些資源，天線(xiàn)設(shè)計(jì)就會(huì)減少到命中與失敗的主張。

如果您的應(yīng)用程序沒(méi)有要求最大范圍性能，并且您可以使用可以輕松計(jì)算的天線(xiàn)樣式這樣的鞭子，您可以通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)方法獲得滿(mǎn)意的性能。然而，對(duì)于更復(fù)雜的天線(xiàn)設(shè)計(jì)，最好使用專(zhuān)業(yè)制造的天線(xiàn)，例如Linx制造的天線(xiàn)，或者在設(shè)計(jì)階段租用一些基本水平的測(cè)試設(shè)備。

對(duì)于那些擁有足夠設(shè)備和測(cè)量專(zhuān)業(yè)知識(shí)的人來(lái)說(shuō)，下面是三種最流行的天線(xiàn)樣式的設(shè)計(jì)考慮因素的簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)概要。

流行的天線(xiàn)樣式

鞭狀樣式

鞭狀天線(xiàn)提供卓越的性能和穩(wěn)定性。直鞭帶寬寬，易于設(shè)計(jì)和集成。許多設(shè)計(jì)師選擇專(zhuān)業(yè)制造天線(xiàn)的可靠性能和外觀吸引力，例如Linx的鞭狀天線(xiàn)。這些“現(xiàn)成的”鞭狀設(shè)計(jì)通常由封裝在橡膠或塑料外殼中的電線(xiàn)或電纜制成。也可以通過(guò)將一根線(xiàn)或桿切割成適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度來(lái)制造鞭子。由于全波鞭通常很長(zhǎng)并且其阻抗很高，因此大多數(shù)鞭是?或?波。使用“如何確定天線(xiàn)長(zhǎng)度？”一節(jié)中的公式可以找到正確的長(zhǎng)度？

圖13：鞭狀天線(xiàn)。

螺旋式

螺旋元件是一種通常由鋼，銅或黃銅纏繞而成的線(xiàn)圈。通過(guò)纏繞元件，可以大大減小其整體物理長(zhǎng)度。元件可以封閉在天線(xiàn)外殼內(nèi)或暴露在內(nèi)部以便內(nèi)部安裝。螺旋天線(xiàn)顯著減小了天線(xiàn)的物理尺寸。然而，這種減少并非沒(méi)有代價(jià)。因?yàn)槁菪€(xiàn)具有高Q因子，所以其帶寬非常窄并且線(xiàn)圈的間隔對(duì)天線(xiàn)性能具有顯著影響。天線(xiàn)易于快速失諧，特別是在物體附近。精心設(shè)計(jì)的螺旋線(xiàn)可以在保持緊湊尺寸的同時(shí)實(shí)現(xiàn)卓越的性能。

圖14：螺旋天線(xiàn)。

螺旋天線(xiàn)設(shè)計(jì)比直線(xiàn)天線(xiàn)稍微復(fù)雜一些。一旦知道直徑，材料類(lèi)型和線(xiàn)圈間距，就可以計(jì)算出螺旋的長(zhǎng)度。然而，在大多數(shù)情況下，通過(guò)采用過(guò)長(zhǎng)的線(xiàn)圈并通過(guò)削波進(jìn)行調(diào)諧直到它以所需頻率諧振來(lái)經(jīng)驗(yàn)地獲得設(shè)計(jì)同樣容易。然后可以通過(guò)匝數(shù)和半徑值計(jì)算長(zhǎng)度，或者簡(jiǎn)單地通過(guò)拉直線(xiàn)圈并測(cè)量它來(lái)計(jì)算長(zhǎng)度。

循環(huán)跟蹤樣式

我們將討論的最后一種天線(xiàn)是循環(huán)跟蹤。這種風(fēng)格在低成本應(yīng)用中很受歡迎，因?yàn)樗子陔[藏，并且?guī)缀醪粫?huì)增加整體產(chǎn)品成本。該元件通常直接印刷在產(chǎn)品的PCB上，可以與分立元件自諧振或外部諧振。實(shí)際布局通常是產(chǎn)品特定的。

圖15：PCB天線(xiàn)。

盡管具有成本優(yōu)勢(shì)，但PCB天線(xiàn)樣式通常效率低下，僅適用于短距離應(yīng)用。環(huán)路可能非常難以調(diào)諧和匹配，對(duì)布局或襯底介電常數(shù)的變化敏感。這可能會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中引入一致性問(wèn)題。此外，印刷樣式難以設(shè)計(jì)，需要使用昂貴的設(shè)備，包括網(wǎng)絡(luò)分析儀。設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)沫h(huán)路將在所需頻率處具有高SWR，這可能引入不穩(wěn)定性。由于這些原因，回路通常僅限于低成本的變送器設(shè)備，例如車(chē)庫(kù)門(mén)開(kāi)啟器，汽車(chē)報(bào)警器等。

圖16：PCB安裝天線(xiàn)。

Linx為經(jīng)常出問(wèn)題的“印刷”天線(xiàn)提供了幾種低成本的平面和芯片天線(xiàn)替代品。這些微型天線(xiàn)直接安裝在產(chǎn)品的PCB上，并且考慮到其緊湊的尺寸，可提供出色的性能。

衰減輸出功率

為了滿(mǎn)足第15部分的要求，許多設(shè)計(jì)人員試圖通過(guò)縮短或加長(zhǎng)天線(xiàn)來(lái)衰減其基本輸出功率，從而將諧振效率的點(diǎn)從基頻上移開(kāi)。出于兩個(gè)原因，這通常不是一個(gè)好主意。首先，通過(guò)提高SWR并降低天線(xiàn)在預(yù)期基頻上的效率，可以提高諧波輸出效率。其次，通過(guò)產(chǎn)生這種不匹配，RF級(jí)可能變得不穩(wěn)定。一些Linx產(chǎn)品允許通過(guò)編程或外部電阻調(diào)節(jié)功率水平。在其他情況下，應(yīng)使用Linx應(yīng)用筆記00150中所述的衰減Tpad。

將所有內(nèi)容放在一起

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，天線(xiàn)應(yīng)被視為系統(tǒng)性能的關(guān)鍵組成部分。在閱讀本文之后，我們希望您能夠更好地了解實(shí)現(xiàn)最佳天線(xiàn)功能所需的基本注意事項(xiàng)。在Linx，我們的業(yè)務(wù)是使RF科學(xué)變得簡(jiǎn)單明了，這樣您就可以專(zhuān)注于將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，Linx提供了越來(lái)越多的優(yōu)化天線(xiàn)產(chǎn)品。在Digi-Key網(wǎng)站上查看。