2.4G天线（一）

news2024/11/25 2:44:24

一、概念

1.1、波:
波是指振动的传播。将某一物理量的扰动或振动在空间逐点传递时形成的运动称为波，波动是物质运动的重要形式。

1.2、电磁波：
        电磁波是能量的一种，属于一种波。是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。
        基本属性：电磁波三大属性，即振幅、频率、波形
        物理量符号：

符号	意义
光速→c（真空中）或v（介质中）	常量，真空中一般取3x10的8次方 m/s
波长→λ	波在一个振动周期内传播的距离；
周期→T	波在一个振动周期内传播的时间；
频率→f或ν（希腊字母纽，不是英文字母v）	f=1/T，1s内的周期数（f= c / λ ，即频率=光速 / 波长）

二、传输线

蓝牙的 PCB天线是一种 $\frac{1}{4}$ 波长天线，即天线的长度是波长的 $\frac{1}{4}$ ；
长度短于 $\frac{1}{4}$ 波长的短路线呈电感性，长度短于 $\frac{1}{4}$ 波长的开路线呈电容性；
长度略短于 $\frac{1}{4}$ 波长倍数的天线呈电容性，长度略长于 $\frac{1}{4}$ 波长倍数的天线呈电感性；
如果一条导线的终端电阻等于其特性阻抗，那么将表现为纯阻性，即不会反馈能量

三、实例

1. 某一2.4G天线如图1所示，馈电端和短路点如图中所示

图1

2.为了有效地辐射，需要天线是一个很好的辐射结构，图1天线电流方向如图2所示

图2

3.短路的传输线是波长的一小部分，创建一个感性的无功分量，电路模型如图3所示

图3

4.计算：

由电磁波公式可得 $\lambda = \frac{c}{f} =\frac{3*10^{8}}{2.4*10^{9}}=\frac{1}{8}(m)$

由传输线和天线理论， $\frac{1}{4}$ 波长即 $\frac{1}{4}\lambda$ 的开路线相当于一个串联谐振电路，可作为天线，即 $l=\frac{1}{4}\lambda =\frac{1}{4}*\frac{1}{8}=\frac{1}{32}(m)$ ，即PCB中天线设计长度为31.25mm左右，如图4所示。