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如何為手持設備選擇合適的天線

　　天線是影響所有無線通信系統可靠性和性能的眾多因素中很關鍵的一個。選擇能*系統性能指標的天線是非常重要的。

　　天線是影響所有無線通信系統可靠性和性能的眾多因素中很關鍵的一個。選擇能*系統性能指標的天線是非常重要的。

　　然而，現今的小型手持設備也給天線設計工程師帶來了挑戰，天線要盡量薄、結構要緊湊、性能要高，而且還要滿足各種各樣的技術標準。面市時間和成本也是制造商要考慮的兩個重要因素。

　　為系統選擇的天線的兩個主要條件是天線的電氣和機械特性。這些指標受設備的設計和機械結構所限制。

　　基本的電氣特性

　　應該考慮的基本電氣特性是天線的工作頻率、帶寬、zui大增益、平均增益、效率、回波損耗，或者電壓駐波比（VSWR），以及極化方向、指向性、副瓣和后瓣輻射強度、前后比、相位方向圖、阻抗和額定功率。天線的構成材料和實際的射頻RF設計也決定了天線的zui終電氣性能。天線的構成材料應該有很低的損耗和很好的傳導率。

　　工作頻率

　　工作頻率的范圍由應用的類型決定。例如，Wi-Fi 802.11b/g、ZigBee和BlueTooth都使用相同的2.4GHz ISM頻段，該頻段的帶寬大約是80MHz（2.4～2.48GHz）。商業GPS系統使用L11.575GHz頻段，其帶寬為2MHz（1575.42MHz1MHz）。

　　GSM系統使用850/1900MHz頻段，或者900/1800MHz頻段，具體采用哪個頻段取決于相應地區的運營商。3G系統也使用不同的頻段，也是與地區相關的。例如，歐洲的WCDMA系統使用2.1GHz頻段。

　　四或五頻段的天線主要用于漫游，以及實現不同通信體制間的通信，如圖1所示。它們可以在四頻段GSM系統和W-CDMA2100系統中收發信號以實現在所有頻段內的互通。其他一些應用也包括WiMax、UWB、ISM900、ISM5/5.8GHz、DVB-H、MediaFLO、DECT、RFID、VHF、UHF、AM和FM等。

　　多天線系統，例如分集和多天線系統（MIMO）被用在需要提高數據速率的應用中。使用多天線系統時http://.cn，設計和表征整個天線系統是至關重要的，這包括天線與天線之間的隔離度和相關性測試等。

增益和效率

　　zui大增益、平均增益和效率決定了天線的帶寬和性能。這些指標越高，天線的帶寬和性能就越好。而且，天線在它的工作頻率范圍內也應該有足夠的VSWR。

　　通常，10dB的回波損耗（2.0:1.0 VSWR）或更好是人們預期的指標。為了獲得天線整體性能的更好相位圖，應該考慮效率的zui大增益或者平均增益。但是不要陷進僅考慮這些特性中的一個就得出一個結論。

　　zui大峰值增益是衡量天線指向性的一個很好指標，但如果把它作為決定常規天線性能的主要標準則會被誤導。通常，越是復雜的設備中，增益會越低，所以當天線被安裝在實際的設備中時就會產生損耗。

　　這是由于高的峰值增益總是意味著指向性的某一強度，而且可能導致天線在某個方向上增益更低，這是由于在相位方向圖中某方向的零強度。人們應該選擇一個在推薦的分貝值之上還有余量的天線，以確保它滿足實際環境中的系統需求。

　　大多數的無線系統都有50Ω的阻抗，天線也應該盡可能地與這個值匹配，以減少系統中的不匹配/損耗。為了全面表征天線的特性，其他要考慮的因素還包括極化方向（垂直極化、水平極化，或圓極化），以及相位方向圖（在xz平面、zy平面和xy平面）等。

　　大多數手持便攜設備需要一個線性極化天線，并且具有用于覆蓋360全方向的全向相位方向圖，但真正的全向相位方向圖只是理論上的。

　　通常，設備的機械結構影響天線相位方向圖的形狀，并在相位方向圖中產生零強度和指向性。如圖2所示，在許多情況下，決定真實天線性能的方式是天線的完整三維輻射效率，因為它顯示了有多少天線的能量被轉換成輻射波傳輸出去，以及由于天線阻抗不匹配所造成的損耗和輻射損耗有多少。

　　特別是在小型便攜或手持設備中，由于實際使用的設備可能是朝著任意方向，三維效率是比zui大增益更好的參數。此外，由于zui大增益峰值波束可能朝向用戶的身體，增益會由于人體衰減而降低。

　　機械結構布局

　　設備的機械結構布局決定了所需要的天線的尺寸和類型金屬加工網版權所有，而天線的尺寸和類型也限制和決定了天線的電氣特性。因此，設備的機械結構設計也應該考慮到天線的選擇。

　　典型的機械結構特性就是形狀要素（外部的或內部的）、結構、尺寸、安裝方式、連接形式、美學考慮，以及機械結構的持久性和天線部件的可靠性。設備和天線這兩者的構成材料選擇和機械結構設計直接影響著可制造性。

　　恰當的選擇可以實現成本敏感、易于制造的方案，特別是對于大批量產品的生產。值得注意是，更大的天線與更好的天線性能沒有直接關系。當實現了如下設計規則時，體積小巧的陶瓷天線印證了比體積更大的天線的性能要好得多。

選擇內置天線

　　大多數手持設備需要一個內置天線，而不是外部天線，這純粹是出于美學考慮。實際上，根據應用和設備的功能不同可能需要不止一個天線。

　　內置天線的典型結構是印制金屬、PCB、塑料基板的柔性印制板、彎折天線、LTCC、陶瓷天線、四臂天線和內置板天線。設備的尺寸和機械結構的約束，以及電氣要求，也決定了所要使用的天線的結構和技術。