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。這些頻率對應(yīng)于波長。該波長是所需的天線長度。該長度必須包含在最終產(chǎn)品中，無論是嵌入外殼內(nèi)部還是外部連接到設(shè)備上。

電磁波的頻率通過眾所周知的公式λ= c/f與波長相關(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，c是光速（2.998×10 8 米/秒）。

方程清楚地表明頻率越高，波長越短，天線越小。例如，433.92 MHz的波長為0.69 m（~2.3 ft。），916 MHz的波長為0.33 m（~1.0 ft。）。 433.92 MHz是遠(yuǎn)程無鑰匙進(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發(fā)送和恢復(fù)信號。與工程中的所有內(nèi)容一樣，需要權(quán)衡利弊。減小天線的尺寸會對天線的效率和阻抗產(chǎn)生一些影響，這會影響系統(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在此測量中起著重要作用。

方向性是將被測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。該測量的單位是相對于各向同性的分貝，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)，因此它是一種無源設(shè)備。增益通常被誤解為輸出功率增加超過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，它是方向性和效率的產(chǎn)物。增益是對天線實(shí)際性能的最直接測量。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，天線的方向性越高，天線的模式越窄，其點(diǎn)性能就越好。