近代天线埋论 第四章 宽带天线及移动通信天线 第四章宽带天线及移动通信天线 第一部分：宽带天线 11:51 电子斜技大学电子工程学院
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 11:51 电子科技大学电子工程学院 第一部分：宽带天线 第四章 宽带天线及移动通信天线
近代天线埋论 第四章 宽带天线及移动通信天线 目录 口天线带宽的定义及展宽带宽的一般方法 ▣两种宽带匹配网络介绍 ▣基于体积/结构设计的宽带天线 ▣天线加载技术 ▣部分行波/频率无关天线 11:51 电子斜枝大学电子工程学院
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 11:51 电子科技大学电子工程学院 目 录 天线带宽的定义及展宽带宽的一般方法 两种宽带匹配网络介绍 基于体积/结构设计的宽带天线 天线加载技术 部分行波/频率无关天线
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 天线的工作带宽 定义：某个或某些技术参数（指标）满足要求的频率范围！ 不同的带宽描述方式： 绝对带宽：BW=fmax-fmin 相对带宽：BW=(fmax-fmin),f=(fmax+fmin）2 倍频带宽：BV=max/fmin 倍频程带宽：2n=fmax/fmin, BW=n 例：某天线工作于2-8GHz,按照上述不同的定义，BW分别为6GHz、 120%、4倍频、2个倍频程。 有些参数是相互关联，但有些参数是相互独立的，因此，如果对不同参 数提出不同的要求，则分别满足各自指标的带宽可能是不一样的。 11:51 电子斜技大学电子工程学院
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 11:51 电子科技大学电子工程学院 天线的工作带宽 不同的带宽描述方式： 绝对带宽：BW=fmax-fmin 倍频带宽：BW=fmax/fmin 相对带宽：BW=（fmax-fmin）/f0， f0=（fmax+fmin）/2 倍频程带宽：2 n=fmax/fmin，BW=n 例：某天线工作于2-8GHz，按照上述不同的定义，BW分别为6GHz、 120%、4倍频、2个倍频程。 定义：某个或某些技术参数（指标）满足要求的频率范围！ 有些参数是相互关联，但有些参数是相互独立的，因此，如果对不同参 数提出不同的要求，则分别满足各自指标的带宽可能是不一样的
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 展宽天线带宽的主要方法 1.插入匹配网络 将电抗元件、电阻元件、有源器件置于天线 的某一部分之中，其目的或是为了减小天线尺寸 或是为了展宽天线的带宽。这些元件可以放置 在天线内部或天线的馈电端。 从广义上讲，天线阻抗匹配网络是一种加载方 式，用以补偿（或变换)天线阻抗随频率的变化 从而展宽阻抗带宽。 11:51 电子斜技大学电子工程学院
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 11:51 电子科技大学电子工程学院 展宽天线带宽的主要方法 1．插入匹配网络 将电抗元件、电阻元件、有源器件置于天线 的某一部分之中，其目的或是为了减小天线尺寸 ，或是为了展宽天线的带宽。这些元件可以放置 在天线内部或天线的馈电端。 从广义上讲，天线阻抗匹配网络是一种加载方 式，用以补偿（或变换）天线阻抗随频率的变化 ，从而展宽阻抗带宽
近代天线埋论 第四章 宽带天线及移动通信天线 2.宽带结构 对于电振子天线，为了展宽带宽，通常使振 子具有较大的截面，即降低振子的长度直径比， 此举特别对改善工作频带内的阻抗特性有明显的 效果。 3.加载技术 在天线末端端接匹配电阻，可以吸收由于天 线末端与自由空间失配而引起的反射波能量，这 种天线通常被称为加载行波天线。 4.非频变天线 非频变天线包括平面螺旋、圆锥螺旋天线， 对数周期天线等。对数周期天线较常用。 11:51 电子斜技大学电子工程学院
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 11:51 电子科技大学电子工程学院 2．宽带结构 对于电振子天线，为了展宽带宽，通常使振 子具有较大的截面，即降低振子的长度直径比， 此举特别对改善工作频带内的阻抗特性有明显的 效果。 3．加载技术 在天线末端端接匹配电阻，可以吸收由于天 线末端与自由空间失配而引起的反射波能量，这 种天线通常被称为加载行波天线。 4．非频变天线 非频变天线包括平面螺旋、圆锥螺旋天线， 对数周期天线等。对数周期天线较常用
近代天线埋论 第四章 宽带天线及移动通信天线 目录 ▣天线带宽的定义及展宽带宽的一般方法 ▣两种宽带匹配网络介绍 ▣基于体积/结构设计的宽带天线 ▣天线加载技术 ▣部分行波/频率无关天线 11:51 电子斜枝大学电子工程学院
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 11:51 电子科技大学电子工程学院 目 录 天线带宽的定义及展宽带宽的一般方法 两种宽带匹配网络介绍 基于体积/结构设计的宽带天线 天线加载技术 部分行波/频率无关天线
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 ▣面向电小天线的“R+传输线”匹配网络 电小天线是电尺寸小于λ/2π的各种类型天线的总称。 包括电偶极子，单极子，磁偶极子，以及其他可构 成偶极子和单极子的天线。 电偶极干 魔偶份干 架效电容 架效电湿 R8附 R Zm=R。一jZ.c80. Zm=R。+jZg0 (a)电偶极子的等效电路 (b)磁偶极子的等效电路 电小天线的等效电路 11:51 电子斜技大学电子工程学院
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 11:51 电子科技大学电子工程学院 面向电小天线的“R+传输线”匹配网络 电小天线是电尺寸小于 / 2 的各种类型天线的总称。 包括电偶极子，单极子，磁偶极子，以及其他可构 成偶极子和单极子的天线。 （a）电偶极子的等效电路 (b) 磁偶极子的等效电路 电小天线的等效电路 Z R jZ ctg in e e e － Z R jZ tg in c c c
近代天线埋论 第四章 宽带天线及移动通信天线 ▣电小天线的阻抗匹配模型及优化方法 短路 棋极子 传输线 等效电容 mm 图电小天线匹配模型 R。+R.+j(Z80。-Z.cg0e) Y.-R.+jZ.Ig0.R.jZ.ctg0. R.R。+Z.Z.g0.cg0。+jR.Zg0。-R.Zcg8e) 如果R=R.=RZ=Z=Z=R8。=8.=日 我们得到 1=R Y 11:51 电子斜技大学电子工程学院
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 11:51 电子科技大学电子工程学院 电小天线的阻抗匹配模型及优化方法 如果 我们得到 Yin 电偶极子 等效电容 无耗短路 传输线 Rc Re mm 图 电小天线匹配模型 c e e e i n R j Z t g R j Z ctg Y ＋ － 1 1 c c ( ) ( ) e c e c c e e c c c e e e c c c e e R R Z Z tg ctg j R Z tg R Z ctg R R j Z tg Z ctg Re Rc R Z Z Z R e c e c R Yin 1
近代天线埋论 第四章 宽带天线及移动通信天线 实际上要实现上述电小天线系统的完全匹配是不可能的， 但是理想的电小天线完全匹配方法为我们提供了一条匹 配优化思路，即在给定电小天线阻抗的情况下，把与天 线等效电路并联的匹配电路的补偿电阻、无耗传输线的 特性阻抗、无耗传输线的长度作为优化参数，来实现与 馈电线的优化匹配。 以电小电偶极子为例说明匹配优化方法的实现 整个匹配电路的输入阻抗为 Z,(R。+jZg(kl) Zin 十R+22g Za Z。+R。+jZg(kl) Zim-Zo 反射系数 T= Zi+Zo 11:51 电子斜技大学电子工程骨院
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 11:51 电子科技大学电子工程学院 实际上要实现上述电小天线系统的完全匹配是不可能的, 但是理想的电小天线完全匹配方法为我们提供了一条匹 配优化思路，即在给定电小天线阻抗的情况下，把与天 线等效电路并联的匹配电路的补偿电阻、无耗传输线的 特性阻抗、无耗传输线的长度作为优化参数，来实现与 馈电线的优化匹配。 以电小电偶极子为例说明匹配优化方法的实现 整个匹配电路的输入阻抗为 反射系数 ( ) 1 ( ( )) ( ) 1 1 a c c c a c c c Z R j Z t g kl i n Z R j Z t g k l Z R j Z t g k l Z a c c c 0 0 Z Z Z Z in in
近代天线埋论 第四章 宽带天线及移动通信天线 电压驻波比为 1+ VSWR 1- 匹配电路的增益 G=(1-T2)n 在给定天线输入阻抗和馈电线特性阻抗的情况下，优化 补偿电阻、短路传输线的特性阻抗、短路传输线的长度 使匹配网络电路满足电压驻波比的要求，同时尽可能地 保证整个频带内的增益最大（补偿电阻消耗和馈线反射回 源端的功率最小) 11:51 电子斜技大学电子工程学院
近代天线理论 第四章 宽带天线及移动通信天线 11:51 电子科技大学电子工程学院 电压驻波比为 匹配电路的增益 在给定天线输入阻抗和馈电线特性阻抗的情况下，优化 补偿电阻、短路传输线的特性阻抗、短路传输线的长度 使匹配网络电路满足电压驻波比的要求，同时尽可能地 保证整个频带内的增益最大(补偿电阻消耗和馈线反射回 源端的功率最小） 1 1 VSWR(1 ) 2 G