貼片天線基本原理是什么？

天線是一種將電流轉(zhuǎn)換為電磁波的裝置，反之亦然。它可以被認(rèn)為是復(fù)雜的電阻 - 電感 - 電容（RLC）網(wǎng)絡(luò)。在某些頻率，它將表現(xiàn)為感抗，而在其他頻率則表現(xiàn)為容抗。在特定頻率下，兩個(gè)電抗的幅度相等，但影響相反，因此相互抵消。在這個(gè)特定頻率下，阻抗是純電阻性的，天線被認(rèn)為是諧振的。

這是物理符合理論的地方。共振將發(fā)生在感興趣頻率的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)處。這些頻率對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)。該波長(zhǎng)是所需的天線長(zhǎng)度。該長(zhǎng)度必須包含在最終產(chǎn)品中，無(wú)論是嵌入外殼內(nèi)部還是外部連接到設(shè)備上。

電磁波的頻率通過(guò)眾所周知的公式λ= c/f與波長(zhǎng)相關(guān)，其中f是以赫茲（Hz）為單位的頻率，λ是以米（m）為單位的波長(zhǎng)，c是光速（2.998×10 8 米/秒）。

方程清楚地表明頻率越高，波長(zhǎng)越短，天線越小。例如，433.92 MHz的波長(zhǎng)為0.69 m（~2.3 ft。），916 MHz的波長(zhǎng)為0.33 m（~1.0 ft。）。 433.92 MHz是遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入（RKE）系統(tǒng)（如汽車鑰匙扣）的常用頻率，但顯然，2.3英尺的天線無(wú)法裝入其中。

幸運(yùn)的是每個(gè)人他們想把鑰匙放在口袋里，有辦法讓天線變小。由于諧振將發(fā)生在基頻的整數(shù)分?jǐn)?shù)（1/2,1/3,1/4等），因此可以使用較短的天線來(lái)發(fā)送和恢復(fù)信號(hào)。與工程中的所有內(nèi)容一樣，需要權(quán)衡利弊。減小天線的尺寸會(huì)對(duì)天線的效率和阻抗產(chǎn)生一些影響，這會(huì)影響系統(tǒng)的最終性能。

效率是衡量投入天線的能量實(shí)際輻射到多少自由空間，而不是作為天線結(jié)構(gòu)上的熱量損失或反射回源。天線的阻抗和中心頻率的VSWR在此測(cè)量中起著重要作用。

方向性是將被測(cè)天線的輻射方向圖與參考輻射方向圖的形狀進(jìn)行比較。最常見(jiàn)的是，參考將是前面描述的各向同性模型的完美球形圖案。該測(cè)量的單位是相對(duì)于各向同性的分貝，或dBi。偶極天線有時(shí)也用作參考，在這種情況下，單位以dBd表示（意味著相對(duì)于偶極子的分貝）。偶極子的各向同性增益為2.15 dB，dBi = dBd + 2.15 dB。比較增益時(shí)，重要的是要注意增益是以dBd還是dBi表示，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。

增益可能是一個(gè)令人困惑的規(guī)范。放大器的增益與天線的增益之間存在顯著差異。放大器將能量輸入系統(tǒng)，使其成為有源設(shè)備。天線不能將能量輸入系統(tǒng)，因此它是一種無(wú)源設(shè)備。增益通常被誤解為輸出功率增加超過(guò)1。當(dāng)然，這是不可能的，因?yàn)檩椛涔β蕦⒋笥谝胩炀€的原始功率。

方向性和增益密切相關(guān)（圖8）。增益是天線的方向性因天線上的損耗而減小，例如介電，電阻和VSWR。換句話說(shuō)，它是方向性和效率的產(chǎn)物。增益是對(duì)天線實(shí)際性能的最直接測(cè)量。因此，它是最重要的規(guī)范之一。

圖8：方向性和增益是兩個(gè)密切相關(guān)的天線參數(shù)，后者是一個(gè)非常重要的品質(zhì)因數(shù)。

理解方向性或增益的一種簡(jiǎn)單方法是考慮可聚焦光源（圖9）。假設(shè)光輸出是恒定的并且聚焦在廣泛的區(qū)域上。如果光被重新聚焦到一個(gè)點(diǎn)，它看起來(lái)更亮，因?yàn)樗械墓饽芏技性谝粋€(gè)小區(qū)域。盡管整體光輸出保持不變，但與寬光源相比，集中光源將在聚焦光斑處產(chǎn)生勒克斯增加。以相同的方式，將RF能量聚焦成窄光束的天線可以說(shuō)比在所有方向上均等地輻射的天線具有更高的方向性（在焦點(diǎn)處）。換句話說(shuō)，天線的方向性越高，天線的模式越窄，其點(diǎn)性能就越好。