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3.1、 、 、行動通訊天線介紹 、 行動通訊天線介紹 行動通訊天線介紹 行動通訊天線介紹
現代科技進步,行動通訊對於人們也越來越重要,對於行動通訊 產品,通訊品質以及小型化,是非常重要的,為達到這樣的目的,各 式各樣小型化天線的設計也推陳出新,但根據不同的需求也會有不一 樣的設計,常用的行動通訊天線,有以下三種.
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3.1.1. 1. 1.半波長 1. 半波長 半波長偶 半波長 偶 偶極天線 偶 極天線 極天線 極天線
半波長偶極天線是許多天線的基礎,也是測量天線增益和輻射功 率密度時常用的參考標準天線,諧振頻率上,偶極天線長度大約為半 波長,實際長度大約為 0.475~0.478 倍波長,天線中央端點的電壓為 最小值,電流為最大值,對於無損耗的半波長偶極天線輻射電阻為 73+j42.5Ω,但隨著天線長度直徑比的不同,通常介於 60Ω 到 73Ω 之間,對於偶極天線而言,線徑越大天線的頻寬就越寬,也因為這樣 許多測試用的標準天線的線徑特別大。
半波長偶極天線等實際天線的輻射特性多少都有些方向性,因為 電源愧入有方向性的原因,所以理想的全向輻射體是不存在的。
半波長偶極天線的最高增益為 2.15dBi,故其垂直於天線軸方向 的輻射功率密度會比全向性輻射體高出 2.15dB,天線軸方向則完全
沒有輻射功率。半波長偶極天線會產生線性極化,其電場方向則與天 線軸平行,磁場方向則與電場方向垂直。
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3.1.2. 2. 2.四分之 2. 四分之 四分之ㄧ 四分之 ㄧ ㄧ波長單極天線 ㄧ 波長單極天線 波長單極天線 波長單極天線
半波長偶極天線的體積在許多通訊產品顯得太大。要解決這個問 題可把無限大的接地面取代偶極天線的一臂,此時因受到鏡像作用的 影響,接地面上方的輻射場型將不會改變。這種結構稱為單極天線,
由於單極天線的輻射功率會集中在接地面上方,故天線增益將比偶極 天線高出 3dB。
多數應用都無法提供很大的接地面,因此單極天線會以數個開路 的 1/4波長金屬短柱(stub)取代不可能實現的無限大接地面,這些短 柱稱為地網(counterpoise)。
若將前述設計進一步簡化成只用 1 個短柱,所得到的結構就很像 是折彎的偶極天線。設計單極天線時,輻射體應儘量垂直於接地短柱 (ground stub)或接地面。在靠近饋入點的位置折彎天線可減少輻射 電阻和天線效率。
理想的 1/4 波長單極天線會有線性極化,電場向量則會延著天線 軸的方向。如果接地面不對稱,極化方向就會朝著面積較大的接地面 傾斜,但仍會維持線性極化。
理想 1/4 波長單極天線的輻射電阻等於雙極天線的一半,也就是 36.5+j21.25,隨著天線長度直徑比的不同,通常介於 30Ω 到 36.5Ω 之間。
天線長度有時會受到空間限制,就算在允許範圍內儘量加長天 線,但整個結構仍可能小於 1/4 波長。長度小於 1/4 波長的單極天線 仍算是一種 1/4 波長單極天線,只是其工作頻率會低於諧振頻率。
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3.1.3. 3. 3.P 3. P PIFA P IFA IFA 天線 IFA 天線 天線 天線
隨著無線通訊的蓬勃發展,許多的通訊產品均趨於小型化,天 線因此要求體積要小及內嵌式架構,以符合美觀。
PIFA天線其傳統結構包括了一個平面矩形金屬片、較大的接地平 面、短路金屬板以及傳輸線饋入點。
PIFA 天線相較於倒 F 型天線等單極天線,其發射結構較寬,使 其頻寬加大,且PIFA 天線可改變平板上的幾何外型,達到雙頻甚至 三頻以上的效果,這樣的天線設計在支援多頻的天線內藏式行動電話 中相當普遍。