天津理工大学****届本科毕业设计说明书（毕业论文）
2.2天线的电参数
1．天线方向性
天线发射出的电磁波在各个方向上并不相同，有大有小，甚至还有0点，称为方向性。发射功率最大的方向也是接收效果最好的方向，叫做“互易性”。发射出的电磁波电场方向和磁场方向是互相垂直的，天线的极化方向以电场方向定义，如果电场方向垂直于地面（磁场必定水平与地面），叫垂直极化波，反之叫水平极化波。天线架设方向必须与极化方向相同，否则不能接收信号，或者效率很差。收音机的天线通常竖着拉出，因为是垂直极化波；电视机天线通常水平架设，因为是水平极化波；室内无线电波几经反射，极化方向不再那么规范，所以有时要调整天线角度。
2．谐振点与谐振频率
我们知道半波长的对称振子(当然是指线径很细的对称振子，对于线径较大的对称振子，分析方法有所不同，比如用矩量法进行数值计算)的输入阻抗是(73.1+j42.5)欧姆，看得出，实际上在天线长度等于半个波长时，天线的输入阻抗是感性的，这时，适当缩短天线的长度，可以使得天线的输入阻抗变为纯电阻，此时天线就达到了谐振。实际上，振子越粗，达到谐振缩短的长度越大，这也就是波长缩短效应，是由于天线上的电流损耗和天线的末端效应引起的。简单说，谐振点就是输入电抗为0的点。谐振频率顾名思义就是谐振点频率，在这里主要指的是天线在该点上的频率。
3．增益
该参量能够对天线收发信号功能进行衡量，而这也是针对基站天线进行配置的重要参考指标。如果想要提升该参数值，就需要将辐射的薄瓣宽度，而且是垂直面方向的辐射进行缩小，同时还需要将水平面方向的辐射能量进行保持。该参数对于通信质量产生极为关键的影响，该参数可以对蜂窝边缘信号电平产生影响，如果增益上升，那么在某个方向上的覆盖范围就会被扩大。对于蜂窝系统而言，具有双向特性，如果增益增加，那么对应的双向系统增益预算余量就会被减小。
4．带宽
阻抗带宽同样是一个非常重要的参数，针对阻抗的匹配情况可是使用驻波比来进行映射，而这点和阻抗带宽相比具有一定的近似性。不过要明确一点，阻抗贷款和增益并没有对应关系。增益主要是针对辐射参量的反馈。在天线设计之时，最先参考的
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标量是阻抗带宽，从而明确该天线的工频范围。在工频范围里工作才能够促进天线效率的提升，当完成该前提设计之后，再优化其增益，就能够进一步提升天线的性能。
5．阻抗
天线阻抗这个参数值可以进一步细分成辐射和输入两种阻抗。
针对辐射阻抗而言，作为天线本身可以被当做辐射之源，其辐射功率和被电阻吸收的功率可以视作等效关系，因此该电阻就是所谓的辐射电阻。而对于辐射电阻的分析算法主要可以使用感应电势算法以及波印廷算法。其中对于后者而言，只需要获得天线的表面积就能够将其辐射电阻求解出，可是却不能够对电抗使用该方法计算。运用前者的计算方法，则能够完成阻抗和电抗的求解。
对于输入阻抗而言，该参量主要和输入端的电流关系密切，同时也和辐射阻抗也存在部分关联。假设来自于天线输入端的电流是波腹点前面的电流，此时这两种阻抗大小就具有一致关系。可是输入端的电流往往并不是波腹电流，那么此时两种阻抗大小就会不一致，此时计算输入阻抗除了上面两种计算办法之外，还可以使用等效传输线算法，只是这种算法也具有一定的缺陷，在一些应用环境中往往需要进行修正处理。
而这对输入阻抗的科学化配置就是为了促进天线和馈电系统能够实现良好的交互，进而实现天线整体效率的提升。在理想的状态下，天线谐振对应的输入阻抗能够转换成纯电阻，此时就能够和馈电网络进行更加良好的兼容匹配。
6. 辐射方向图
当和天线相隔一定距离之后，辐射场将会随着场强方向改变而形成变化，而这个变化的图形就是辐射方向图。通常的表示办法就是运用天线产生的辐射量最大时，此方向上的垂直和水平方向图来表示。
7. 工作频率
空中有很多无线电波，但是他们的频率不一样，速度不一样，波长也就不一样。频率越高，波长越短。线是一种自由空间波与导行波转换的器件。自由空间波就是空间中的无线电波，导行波就是在导体中传播的波，也就是交变电流和电压。
天线在设计时是根据需要接收的频率的无线电波的波长来设计的。频率越低的波，波长就长，设计出来的天线尺寸就大。反之尺寸就小。另外他们的结构也是不一样的。频率不匹配的话，天线不能有效转换能量，也就是不能有效的把空中的无线电波转换为导体中的电流电压波，也就不能激励电子设备。就好比wifi频率为2.4GHz，
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手机GSM频率为900M，所以他们的天线尺寸及构造是不一样的。手机天线不能有效转换wifi频率的无线电波为电流，wifi天线不能转换手机频率的波为电流。所以相互之间不会干扰。
2.3半波偶极子天线
半波偶极天线的是基本线天线，具有结构简单的特性，它是一个典型的，迄今为止最广泛使用的天线中的一种。半波偶极天线的物理构成是通过两个导线连接而成，而这两个导线的直径及长度都保持一致，同时导线长度和波长长度存在着1:4的关系，而导线直径必须极低，显著小于天线的激励的工作波长。两个相邻中间天线的端部之间的距离是比工作波长小很多的，可以忽略不计。
图2.1 半波偶极子天线
2.4单极子天线
上文提到有两条一致的导线构建的天线，如果以地面为平面，形成镜像关系，就可以将半波偶极天线大小进行削减，于是只需要比波长小四倍的天线即可，于是就构成单极子天线，具体可以参见下图2.2。
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图2.2 单极子天线及其等效
对于如图2.2（a）所示的1/4波长导线就是所谓的单极子天线，该天线主要是基于半波偶极天线的镜像来获取，正是如此由于其中的下半部的导线和地连接，那么该接地的导线就不会产生辐射，于是这种单极子天线只能够和地方向相反才会产生辐射，并且辐射能量也是半波偶极天线的一般。与此同时对应的辐射电阻同样也是非镜像天线的一般，也就是单极子天线的辐射电阻大小大约在36.6?。不过针对方向性系数来说，这个系数的定义在于将方向图上的最大函数值和最小函数值进行相除运算获得，那么从方向系数来看，这两种天线都具有一致性，大小是2.15dB。
2.5印刷天线
对于普通的广播接收器而言，其天线能够收集所有电磁波信号，其构成为一个金属元件，唯一广播接收器的外围。针对这种设备从形状来看，具有拉杆天线模式，有拖线模式。而从频率角度来区分，具有调幅和调频两种，其中前者为磁性天线，而后者则是拉杆天线。通常频率越高，那么对应的波长就会越短，天线的长度也会越短。传统的砖头型移动通话设备因为频率高度不够，所以广泛使用拉杆天线。而目前的智能型手机，其频率较高，所以只需要内置天线即可。那么可以对天线进一步优化，将其进行印刷，和PCB印刷版进行连接，并呈现回字形。
这种天线具有较低的体积，而且极薄，重量轻，成本低，全向辐射，最重要的是可以与电路板相结合，并有良好的合作形设计的潜力，很容易和馈电的网络和设备集成到块，密切集成了微电子技术，功能强大，这些优势已证明应刷天线强大的功能，印刷天线成为了新一代强大的生命力天线。
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现有的印刷天线和微带天线，虽然存在区别但是相关的，在图2.3中的黑色图形上，其中阴影馈线以及辐射贴片就存在着显著区别。当前这两种天线结构是当前最常用的。不同之处在于，印刷天线辐射贴片的底部是不存在底板问题，只需要在馈线地板之下即可，因此就能够让这种天线具有全方向性，这是相比于微带印刷的重要优势。
图2.3微带天线与印刷天线
对于单极子天线或者基于直立模式的单极子天线的印刷而言，并不需要导体和地面进行垂直，那么这就进一步简化该天线和其他电路系统进行集成。
2.6双频天线技术概述
在实际应用中许多地方需要用到可以在多波段工作的天线，实现多重频段工作，不仅仅可以完成规定要达到的功能，还可以降低天线成本，并且有利于天线的集成。双频天线现在处于发展的高峰期，随着用途越来越广，双频天线的研究也越来越广泛。
从双频带和多频带的具体分类办法来看，对于双频以及多频天线的实现可以使用以下办法：
第一，运用单一化的贴片模式，能够运用不同激励模式，比如常见的TM10模式以及TM01模式来构建矩形贴片，进而达到双频甚至多频功能。
第二，运用单一化的贴片模式，不过此时需要通过开槽或者加载的颁发来对谐振频率进行消除，进而达到多频或者双频功能。在这种方式的实现是由一个印制单极子
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