HFSS和PIFA天线的仿真设计+文献综述(3)
2 手机天线基本理论知识
2.1 手机天线的辐射电磁波原理
无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，由手机天线以电磁波形式辐射出去。同时，天线具有互易性，即天线在发射模式和接收模式具有相同的方向性。因此，电磁波到达接收地点后，由手机天线接收下来，并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。
天线是用来发射或接收无线电波的装置，它和无线电波的传播有着十分密切的关系，在很早以前科学家们就证实了只有天线，才能将带信息的无线电波传送出去，也只有天线才能将空中的、地面的、地下的无线电波接收下来，因此，天线在无线电波的传播过程中起到至关重要的作用。天线作为辐射电磁波的辐射体，在辐射电磁波时，首先必须具备一下两个条：
1、输入到天线上的电流源的频率必须很高。只有高频率的电流，其产生高速变化的电场，才能使天线的周围和空间形成强大的位移电流。而这个位移电流又在其附近产生很强的磁场，这个磁场随时间变化，又在其附近产生出变化的电场即位移电流，并且在空间互相向前推进。在一定的场强下，波源频率越高，位移电流就越强，因而辐射的能量也就越多，而静态电磁场不变化，其频率为零，不会产生辐射。低频场变化缓慢，即频率很低，辐射电磁波也很弱。在无线电技术设备中，想要产生有效的辐射，必须使用高频。
2、天线的结构：并不是任何一个带电的物件都可以产生和辐射电磁波。要想使波源，即高频电流源的能量有效的从辐射体（带电导体）辐射出去，脱离辐射体（即天线），那么必须使这个辐射体的结构成为一个带电的开放系统。即将这个辐射体按照电磁场理论与特性做成偶合形、开放形传导结构才能辐射，否则，它不但辐射很弱，甚至不能辐射电磁波。
导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关。如果导线位置如由于两导线的距离很近，且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱。如果将两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方向相同，因而辐射较强。当导线的长度1 远小于波长时候，导线的电流很小，辐射很微弱。
当导线的长度增大到可与波长相比拟时导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述产生显著辐射的直导线称为振子。
图2.1 振子辐射示意图
图2.1 是振子的辐射特性，对于各类天线他们都有不同的发射能力和不同的特性指。但对每一种天线来讲，它有一个主要特性，那就是它既可以做发射天线，也可以做接收天线，这就是天线的互易原理。
2.2 手机天线特性的主要参数
要了解天线或从事天线理论研究或工程设计方面的工作，就应当了解天线的主要参数。天线主要参数的术语和含义，是我们在天线方面相互交流的基础，在手机天线设计中起着总有的作用。另一方面，天线的性能需要一套电气指标来衡量，这些电气指标由天线的特性参数来描述。天线的参数大致分为两种类型：电路特性参数和辐射特性参数。电路特性参数主要包括输入阻抗、效率、带宽、匹配程度等，辐射特性参数主要包括方向图、增益、极化。这些指标由指导设计者进行天线的设计。以下仅从发射天线出发讨论的几个主要参数。
2.2.1 频带宽度
无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一点的频率范围（频带宽度）内工作的， 天线的频带宽度有两种不同的定义，一种是指：在驻波比SWR1.5 的条件下，天线的工作频带宽度；一种是指：天线增益下降3dB 范围内的频带宽度。在移动通信系统中， 通常是按前一种定义的，具体的说，天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR 不超过1.5 时，天线的工作频率范围。一般说来在工作频带宽度内的各个频率点上，天线性能是有差异的，但这种差异造成的性能下降是可以接受。
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