RF天線簡介

天線是一種用來發射或接收無線電波的關鍵元件,也可以說用天線產生電磁波輻射出去,然而能影響天線的有很多,包含應用環境、天線使用的材質及天線本身的性能。

 

天線參數 : 影響天線性能的臨界參數有很多,通常在天線設計過程中可以進行調整,如諧振頻率、阻抗、增益、孔徑或輻射方向圖、極化、效率和帶寬等。另外,發射天線還有最大額定功率,而接收天線則有噪聲抑制參數。

 

天線種類 : 天線種類有很多種;全部都是從偶極天線演化而來的,常見的天線種類有偶極天線(Dipole Antenna)、單極天線(Monopole Antenna)、環形天線(Loop Antenna)、倒F型天線(PIFA)、貼片天線(Patch Antenna)、微帶天線、陣列天線(串聯、並聯)…等型式。

天線諧振頻率、頻寬 : 天線頻率是需要配合各國而定的標準頻率才能使用,例如:LTEWI-FIGPS甚至第五代通訊(5G),而一般而言頻寬阻抗跟頻率成正比,例如頻率越低頻,頻寬越窄,阻抗越不好調整,而頻率越高則反之。

 

天線阻抗 : 為什麼是50歐姆其實50歐姆是貝爾實驗室做了很多實驗,才發現符合這種大功率傳輸,損耗小的同軸電纜其特徵阻抗分別是30歐姆和77歐姆。其中,30歐姆的同軸電纜可以傳輸的功率是最大的,77歐姆的同軸電纜傳輸信號的損耗是最小的。

30歐姆和77歐姆的算術平均值為53.5歐姆,30歐姆和77歐姆的幾何平均值是48歐姆,50歐姆是53.5歐姆和48歐姆的一個工程上的折中考慮,考慮最大功率傳輸和最小損耗儘可能同時滿足,對於半波長偶極子天線和四分之一波長單極子天線的埠阻抗也是匹配的,引起的反射損耗是最小的。

 

天線輻射效率 : 天線效率是指天線輻射出去的功率(即有效地轉換電磁波部分的功率)和輸入到天線的有功功率之比,理論來說越大越好,但是恆小於1的數值,且需要考慮使用環境、材質及設計等因素。

 

天線增益 : 天線增益是無源的,天線設計中,「增益」指天線最強輻射方向的天線輻射方向圖強度與參考天線的強度之比取對數。如果參考天線是全向天線,增益的單位為dBi。比如,偶極子天線的增益為2.15dBi。偶極天線也常用作參考天線,天線的增益越高,使用的有效角度越小。這是人們會忘記的部份,也就是說它們從其他方向調整來的功率,然後疊加在需要方向的幅射上。

 

天線極化 : 電磁波在空間傳播時,若電場矢量的方向保持固定或按一定規律旋轉,這種電磁波便叫極化,有分水平極化、垂直極化、45度極化等。

 

陣列天線 : 若要增加就必須用陣列天線來,這類天線有分指向性(並聯式為主)、全向性(串接式為主)、當然也可以從材質上著手