【天线的主要技术指标及其含义-带宽 】

大家好，我们将系统性的给大家分享天线和射频相关的知识，以下是我梳理的《天线基础》中"天线的主要技术指标及其含义"的思维导图，天线的主要技术指标及其含义在《天线基础》中是第三节，前面的基础基本没有太强的关联性，所以我们选择先给大家分享时长听见的相关主要技术指标；

1、带宽

天线的性能参数如输入阻抗、方向图、主瓣宽度、副瓣电平、波束指向、极化、增益等一般是随频率的改变而变化的，有些参数随频率的改变而变化较大，而使电气性能将下降。因此，工程上一般都要给出天线的频带宽度，简称天线的带宽，其定义为：偏离中心频率时，天线的某些电特性将下降，在天线某个性能参数下降到容许值的频率范围。这个频率范围的中点处频率称为中心频率，以此频率范围作为天线的带宽，在此频带宽度内的天线性能参数与中心频率上的值进行比较，均符合规定的标准，由于电小天线方向性在工作频段内类似电流元特性，在整个波段变化不显著，所以主要变化特性一般指输入阻抗的变化，工作频带也都是指阻抗带宽，

1.1、 输入阻抗带宽或者绝对带宽

通常所说的天线（绝对）带宽都是指输入端口的带宽，一般天线要求S11≤-10dB的带宽，即是工作频带内最大频率减去最小频率即BW=fH-fL ，如下图HFSS仿真2.4GHz天线的S11

以下为实际中测试的一张天线的S11;

 
 

为什么天线的S11一般取-10dB作为限定门限呢？

反射系数、回波损耗、VSW和特征阻抗的转换公式：

 

τ：反射系数，ZL:负载阻抗，Z0:特征阻抗，VSWR：电压驻波比，Pr：反射功率，Pi：输入功率，RL：回波损耗  

天线的Q值与带宽BW的关系：

 由此式可以看到，天线的Q值与带宽成反比，Q值越大，带宽越小。但是关于天线的Q值计算方法在学术也有很多的推导，而且不同的天线Q值的推到计算是不一样的，对于工程应用此处不具体阐述；

1.2、 相对带宽

相对带宽是工作频带内绝对带宽与中心频率的比值

，0为中心频率或设计频率；对宽频带天线，往往直接用比值H-L来表示其带宽。

根据美国联邦通信委员会的规定，相对带宽定义为信号带宽与中心频率之比，使用公式表示为:

窄带（Narrow Band）的相对带宽小于 1%，宽带（Broad Band）的相对带宽在 1%到25%，超宽带（Ultra-Wideband即UWB）的相对带宽大于25%。

1.3、 倍频程带宽（二倍频和三倍频）

       二倍频定义为系统绝对带宽与高低端频率之和的比值，即绝对带宽与二倍中频之比；

BW2取值范围为0≤BW2≤1，这个定义常用在超带宽领域；

       三倍频定义为最高和最低频率之比，其定义式为：

这个定义的带宽范围为1~∞，这个定义也常用在超宽带领域；

1.4、如何提升天线带宽

这个问题其实反向的就是如何减小天线的Q值，因为

微带天线提升带宽

矩形微带天线工作于TM01模的Q值如下：

备注：该公式在《微带天线理论与应用》中的27-31页有很详细的推到介绍；

微信公众号