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聊聊天线阻抗的含义和影响因素

作者:寒武纪 浏览: 发表时间:2019-10-29 22:04:08

不少朋友对天线的输入阻抗一知半解,今天我就来跟大家谈谈天线阻抗的意义和影响天线阻抗的因素。

天线阻抗的意义

天线输入端的电压与电流的比值称为天线的输入阻抗,一般来说天线的输入阻抗是个复数,包括实部和虚部,实部称为输入电阻,虚部称为输入电抗。要注意这里说的天线阻抗是天线的一个电气参数,不是导体上的电阻值,不能够直接通过万用表测量电阻来得到。天线阻抗的测量,需要使用的仪器是网络分析仪。




  为了方便工程上的应用,天线阻抗的实部和虚部部分我们常常通过统一的史密斯(smith)圆图来观察和调试。此外驻波比和回波损耗也是我们常用的用于观察阻抗的重要参数指标。后续我们会对这些指标做详细的介绍,今天就不展开了。




  说回阻抗,大家知道对于射频系统而言,射频系统各个模块之间的射频信号传输会需要进行阻抗匹配。一旦失配,会导致射频传输信号发生大量的反射,这种情况一方面浪费了很多能量,另一方面反射回来的能量有可能影响射频系统的正常工作。

  对于射频系统来说,天线可以视为是射频系统中的一个负载。因此天线的输入阻抗就非常重要,因为天线阻抗一旦与射频馈线上的阻抗失配,就会导致馈线上传输的能量反射,无法尽可能多的将能量在射频系统上传输,产生前面说到的能量浪费等问题,天线的阻抗失配越严重,则这种反射的能量就越多。这就是为什么天线要做阻抗匹配。

  理想的情况是天线的输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗,此时天线与馈线间没有功率反射,天线与馈线间的传输没有能量损失。当然,这种理想的情况是不存在的,因为在工程中,无论是天线的阻抗还是馈线的阻抗只能逼近我们希望的特性阻抗,但多多少少跟理想阻抗会由一定的差异。为了保持统一让不同射频系统和天线能够正常高效工作,移动通信电子产品通常定义射频模块和天线的特性阻抗为50Ω。这也就是为什么天线一般都要按照50Ω的阻抗来进行设计。

  如果天线自身的阻抗不是很好,是不是就没有办法实现阻抗匹配了呢?答案并不是这样的。当天线的自身阻抗不好时,我们可以用串并联的电容和电感对天线阻抗进行调试改善。这个时候我们将天线本体和匹配用的电容电感元件视为一个整体。这个整体阻抗合适(接近50Ω时)也是阻抗匹配上的。



影响天线阻抗的因素 

  那天线的输入阻抗是由哪些因素决定的呢?一般说来,决定天线输入阻抗的因素有3点:

1、天线本身的结构形式和外形尺寸;

2、天线的工作频率;

3、天线周围的环境。

  这3个因素中的任何一个发生变化,天线的输入阻抗就随之发生变化,也就是天线的性能发生变化。因素1是说天线自己的形状可以改变天线的阻抗。因素2是说要看天线的工作频率,因为同一个天线在不同工作频率上的阻抗是不一样的。

  以上两个因素大家基本上都知道,但是这里需要注意一下因素3:天线周围的环境。也就是说相同的天线在相同的工作频率,当天线周围环境不一致时,天线的阻抗是会完全不一样的。这就是为什么很多自称性能很好的内置天线,当我们买回来用在我们实际电子产品里时,发现性能经常非常差甚至根本没法用。这是我们实际使用时的天线周围环境跟这个天线在研发时周围环境不一致导致的。因此在天线周围环境比较复杂的时候,天线是非常必要专门进行针对性阻抗匹配调试,特别是内置天线。

  说了这么多,大家对天线的阻抗是否有了个大概的认识呢?天线阻抗我们后续会经常用到,相信随着大家逐步的学习,一定可以更好的理解天线的阻抗。


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