ISM 频带及小范围设备天线基础：第一章 在此将介绍 RF 和天线的基础知识以及实际的天线设计原理。 Matthew Loy，Iboun Sylla，德州仪器 天线基础 天线是电子电路中RF射频信号之间的联接链路，例如PCB板与电磁波之间的信号，可通过无线链路的发射机及接收机之间的传输媒质进行传播。 在发射机内，天线通过激励其紧邻空间或近区场的电场或磁场将电子信号转化成为电磁波。激励电场的天线被称为电子天线，激励磁场的天线被称为磁天线。电场或磁场的振荡将产生一定的电磁波，并以光速c进行传播。真空空间内的光速c0 为 300000 km/s。当电磁波在电介质(dielectric medium)中传播且相应介电常数为εr之时，其光速将降低至： 我们可以通过以下公式，根据信号频率 f 以及光速 c 计算出波长： 在使用常见单位时，真空空间内的波长可通过如下公式计算： 如果电磁波在电介质中传播，例如PCB材料，波长εr需要除以介电常数的平方根。我们可依照电磁波的传播过程划分出三个场区域：反应近区场(reactive near field)、辐射近区场(radiating near field)以及远区场(far field)。 • 在反应近区场内，反应场分量主宰了整个辐射场。这就意味着任意电子特性（对应于电子天线）或磁特性（对应于磁化天线）的变化都将强烈的影响天线馈端(feed point)的天线阻抗。天线至近区场边界的范围通常假定为： • 在辐射近区场内，辐射场成为主宰，该区域范围内的介质仅对天线阻抗有轻微的影响。但如果考虑到与天线的距离，则天线的尺寸是不能被忽略的。这就意味着辐射方向图(radiation pattern)的角度分布将取决于距离。为了测定辐射方向图，所测量的与天线之间的距离应大于辐射近区场的边界范围，否则，所测量的方向图将有别于真实状况。辐射近区场的半径如下计算： 式中的D 表示天线的最大尺寸。 • 对于距离大于R2的区域，其辐射方向图则取决于距离——即处于远区场。在实际的应用中，发射机天线与接收机天线之间的距离一般处于此区域的范围之内。 在接收机一侧，天线采集源自电磁波的能量并转化成为电子电路中的电压及电流。为了更好的说明，天线参数一般以发射天线来定义，但在大多数情况下，如不涉及非线性铁素体(ferrite)，天线的特性在接收和发射模式下是一致的。 天线特性 极化轨迹图以小箭头(tip)描绘了电磁波传播过程中所形成的电场矢量。在远区场，我们可以把电磁波看成是平面波(plane wave)。对于此平面电磁波来说，其电场...
