天线相关设计探讨无线键盘与鼠标上的无线天线设计ppt课件.ppt

天线相关设计讨论天线相关设计讨论无线键盘和鼠标上的无线天线设计东莞市铭冠电子科技一一.天线天线l天线〔英文Antenna,常简写为ANT〕，是一种变换器，它把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介中传播的电磁波l实践运用中是作为无线电设备接纳或发射电磁波的器件l天线在我们公司的无线键盘和鼠标产品中也同样是用于接纳的发射电磁波的二二.天线的种类天线的种类l天线按其运用途径来说有两种：一种为发射天线，常标识为TX；另一种为接纳天线，常标识为RX三三.天线的特性和参数天线的特性和参数l方向性：天方向性：天线的根本功能之一是把从的根本功能之一是把从馈线获得的能量向周得的能量向周围空空间辐射出射出去，根本功能之二是把大部分能量朝所需的方向去，根本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射垂直放置的半波射垂直放置的半波对称振子具有平放的称振子具有平放的 “面包圈〞面包圈〞 形的立体方向形的立体方向图立体方向立体方向图虽然立体然立体感感强，但，但绘制困制困难，平面方向，平面方向图用来描画天用来描画天线在某指定平面上的方向性在某指定平面上的方向性 l共振：任何天共振：任何天线都都谐振在一个特定的振在一个特定的频率上，我率上，我们要接要接纳那个那个频段的信段的信号，就要把天号，就要把天线设计那个那个频率点上。

率点上l带宽：天：天线有一定有一定带宽的，的，虽然天然天线的的谐振振频率是一个点，但在率是一个点，但在这个个谐振点附近的一定范振点附近的一定范围内，内，这个天个天线的的发射和接射和接纳性能都是差不多好的性能都是差不多好的就把就把这个范个范围叫做叫做带宽l阻抗阻抗 ：天：天线可以看作是一个可以看作是一个谐振回路一个振回路一个谐振回路当然有其阻抗振回路当然有其阻抗l增益：天增益：天线是一个无源器件，但天是一个无源器件，但天线上有一定的增益当然上有一定的增益当然这个增益是个增益是相相对增益，是相增益，是相对于根本偶极天于根本偶极天线而言的l驻波比：波比：驻波比反映了天波比反映了天线馈线系系统的的匹配情况它是以天的的匹配情况它是以天线作作为发射天射天线时发射出去和反射回来的能量的比来衡量天射出去和反射回来的能量的比来衡量天线性能的驻波比由波比由天天线系系统的的馈电阻抗决阻抗决议四四.在无线键盘和鼠标产品设计中在无线键盘和鼠标产品设计中l天线长度：我们的无线产品运用于2.4GHz〔2400MHz～2485MHz〕的国际免费频段中l实践运用带宽处于2.408GHz～2.474GHz这一频段中(66MHz频带〕。

l实际和实际证明，当天线的长度为无线电信号波长的1/4时，天线的发射和接纳转换效率最高因此常规情况下天线的长度四四.在无线键盘和鼠标产品设计中在无线键盘和鼠标产品设计中l我们知道，无线电波和光波一样，它的传播速率和传播媒质有关l光在真空中的传播速率c=300000km/s.l无线电波在真空中的传播速率与光相等l无线电波在某种媒质中的传播速度 为传播媒质的介电常数〔真空介电常数为1〕l无线电波的波长、频率和传播速率的关系：l 四四.在无线键盘和鼠标产品设计中在无线键盘和鼠标产品设计中l无线键盘和鼠标所属频段的无线电波在真空中的波长：四四.在无线键盘和鼠标产品设计中在无线键盘和鼠标产品设计中l无线键盘和鼠标所属频段的无线电波在空气中的波长〔空气的介电常数为1.000585〕：四四.在无线键盘和鼠标产品设计中在无线键盘和鼠标产品设计中l在真空中天线的设计长度：四四.在无线键盘和鼠标产品设计中在无线键盘和鼠标产品设计中l在空气中天线的设计长度：四四.在无线键盘和鼠标产品设计中在无线键盘和鼠标产品设计中l比较天线在真空中的设计长度和空气中的设计长度l真空中：1193.51257mil≤Lc≤1226.22511mill空气中：1192.81474mil≤Lk≤1225.50818mill 在实践运用中，由于电磁波和光波在真空中和空气中的传播速率几乎相差无几，故此在实践运用中不思索空气的介电常数。

运用光速作为计算用值五五.无线电波的极化无线电波的极化l无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定规律变化的，这种现像称为无线电波的极化无线电波的电场方向称为电波的极化方向假设电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化；假设无线电波的电场方向与地面平行，我们就称它为程度极化六六.天线的方向性天线的方向性l天线对空间不同方向具有不同的辐射或接纳才干，这就是天线的方向性根据方向性的不同天线有全向和定向两种l全向天线，即在程度方向图上表现为360°都均匀辐，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向上表现为一定宽度的波束，普通情况下波瓣宽度越小，增益越大l全向天线在通讯系统中普通运用间隔近，覆盖范围大，价钱廉价场所l全向天线普通增益都比较小，多在9dB以下l全向天线设计较为复杂、增益很难提高、工程实现较为困难l我们的无线键盘和鼠标产即运用此种全向天线六六.天线的方向性天线的方向性六六.天线的方向性天线的方向性l定向天线，在程度方向图上表现为一定角度范围的辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大l定向天线在通讯系统中普通用于远间隔通讯，覆盖范围小，目的密度大，频带利用率高。

l定向天线的构造方式有反射板的定向天线，也有经过阵列合成而成〔阵列天线本钱太高，特别是相控阵天线，一个移相器少那么上千块，大的T/R移相组件高达数万块〕的定向天线增益通常可达20dB以上六六.天线的方向性天线的方向性七七.天线的增益天线的增益l天线“增益〞指天线最强辐射方向的天线辐射方向图强度与参考天线的强度之比取对数假设参考天线是全向天线，增益的单位为dBi比如，偶极子天线的增益为2.14dBi 偶极子天线也常用作参考天线〔这是由于完美全向参考天线无法制造〕，这种情况下天线的增益以dBd为单位l半波对称振子的增益为G=2.15dBi〔dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源〕ldBi=dBd+2.15 0dBd=2.15dBi dBm=10lg(P/1mw)七七.天线的增益天线的增益l增益特性：l⑴天线是无源器件，不能产生能量，天线增益只是将能量有效集中向某特定的方向辐射或接纳电磁波才干l⑵天线增益由振子叠加而产生，增益越高，天线长度越长l⑶天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄八八.天线的特性阻抗天线的特性阻抗l无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗，用Z0 表示。

l同轴电缆的特性阻抗的计算公式为l Z〔60/√εr〕×Log ( D/d ) [ 欧]l 式中，D 为同轴电缆外导体铜网内径； d 为同轴电缆芯线外径；l εr为导体间绝缘介质的相对介电常数l 通常Z0 = 50 欧 ，也有Z0 = 75 欧的l 由上式不难看出，馈线特性阻抗只与导体直径D和d以及导体间介质的介电常数εr有关，而与馈线长短、任务频率以及馈线终端所接负载阻抗无关八八.天线的特性阻抗天线的特性阻抗l定义：天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗 输入阻抗具有电阻分量 Rin 和电抗分量 Xin ，即 Zin = Rin + j Xin 电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此，必需使电抗分量尽能够为零，也就是应尽能够使天线的输入阻抗为纯电阻现实上，即使是设计、调试得很好的天线，其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值l调理馈线的阻抗，即将馈线当作阻抗变换器 l常见的是运用天线调谐器、巴伦、阻抗变换器、包含电容和电感的匹配网络，或者如伽马匹配的匹配段九九.天线的设计天线的设计l天线的设计目前有两种主要方法l 一种是阅历法〔此方法需有资深的专业人员设计，难度较大〕；l 另一种是仿真设计法。

此法目前运用较广，适宜于普通设计运用，是目前主要的天线设计方法常用的仿真计算机软件有ANSYS HFSS和Agilent ADS.前者为有限元法仿真；后者在挪动通讯领域运用较多九九.天线的设计天线的设计lAgilent ADS运用：九九.天线的设计天线的设计lAgilent ADS:九九.天线的设计天线的设计lANSYS HFSS运用：九九.天线的设计天线的设计lANSYS HFSS九九.天线的设计天线的设计lANSYS HFSS全向天线仿真图十十.生活中常见的天线生活中常见的天线十十.生活中常见的天线生活中常见的天线十十.生活中常见的天线生活中常见的天线附：天线鉴赏附：天线鉴赏军用用相相控控阵自自动追追踪踪椭圆极极化化天天线附：天线鉴赏附：天线鉴赏军用用相相控控阵自自动追追踪踪椭圆极极化化天天线附：天线鉴赏附：天线鉴赏军用用相相控控阵自自动追追踪踪椭圆极极化化天天线附：天线鉴赏附：天线鉴赏地地面面空空间站站自自动相相控控阵通通讯天天线附：天线鉴赏附：天线鉴赏小小型型2.4GWIFI通通讯天天线附：天线鉴赏附：天线鉴赏民航飞机上有多少天线？民航飞机上有多少天线？附：天线鉴赏附：天线鉴赏中华神盾上的天线附：天线鉴赏附：天线鉴赏挪挪动式式远程程自自动相相控控阵空空中中监测天天线附：天线鉴赏附：天线鉴赏家用路由器用2.4G全向天线终了终了谢谢！。