关于PIFA天线的理解与讨论

"PIFA天线的理解与讨论" PIFA天线是一种微带天线，演变而来。 Patch Antenna 是其英文名称。 Patch 天线是一个金属片，平行放置于地平面上，用同轴线或者微带线馈电即可。其辐射主要靠边缘场。假设该天线平行于大地放置，其形状为矩形，长边左右摆放，长边的长度为 1/4 波长。如果左边缘的场是从 patch 到地，那么右边缘刚好反向从地到将左右两个边缘的电场分解成水平和垂直分量，你会发现垂直分量抵消，水平分量加强。这样将会产生平行于地平面的线极化远场。 PIFA天线的主极化一般是平行于手机主地平面。此时，可以得到两个基本结论，1）这种天线的谐振波长为贴片长边的 4 倍（实际中请考虑介质的波长缩短效应，正比于 1/sqrt(epsilon)；2）这种天线的辐射主要靠边缘。而边缘的场越往外倾斜，辐射越好（开放场）。这就是为什么 PIFA 天线的高度如此重要的原因。 如果加一个接地片（很多加在馈电附近）后，从微观角度来看贴片上的电流将改变流向，部分电流从右侧会流回来再回到地。这样天线的谐振频率就会降低，一般波长会在 4 倍于贴片长边和短边之和左右（同样要考虑波长缩短效应）。从另一个角度来说，馈电柱与短路柱是一段双线传输线。它将变换天线的阻抗。是一种变压器效应，它将部分容抗变换成感抗，从而使整个天线形成谐振。 此外，monopole中文意思为单极子，但其实际工作原理并不如其名字一样。单极天线实际上是偶极天线的一臂，换成无穷大地，根据镜像原理，一正电荷将在其镜像处感应出一负电荷，天线的上臂将产生一镜像，该镜像上的电流分布完全等同于偶极天线的下臂，在这种情况下，我们称这种天线为单极天线。对于无穷大地其辐射图等同于偶极子。如果将地逐步缩小，将无法行程理想镜像，下面地的电流分布将发生变化。 在手机设计中，体积越来越小，机体再不能看成是大地，机体越小，手机中的单极天线受手机影响越大，因为手机俨然成为了天线的另一臂了。这种天线是非平衡天线。天线（系统）上电流分布将明显受手机体的影响。当手机的最大尺寸小于系统最小频率的四分之一波长时，天线系统将无法在该频点处产生谐振。 在多频带天线设计中，挑战主要是增加各带的带宽。对于双频带的四频天线，焦点在于带宽。要想优化到最佳带宽，就必须从理论上知道有那些因素会影响它。双频带的四频天线，理论是指导实际的。如果理论实际能彼此交融，你的功底将不同一般。