天綫的基本參數

為了衡量天綫的性能和特性，我們通常可以通過一些天綫的基本參數來了解。這些參數主要有：
諧振頻率
諧振頻率與天綫的電長度相關。電長度通常是天綫用於發射和接收電磁波的有效尺寸。天綫的電長度通常由波長來表示。由於有諧振頻率的限制，天綫一般在某一頻率調諧，並在以此諧振頻率為中心的一段頻帶上有效。同時，天綫的一些其它參數，如，方向圖和阻抗也會隨著頻率的變化而變化。所以天綫的諧振頻率可能僅與這些重要參數的中心頻率相近。
在我們生活中常見的無綫數據通信系統，如Wi-Fi無綫路由器，無綫網卡，他們大多工作於2.4~2.5GHz的頻率範圍，因此，這些設備的天綫諧振頻率為2.4GHz。理想的中心頻率應該為2.45GHz。
天綫可以在與目標波長成分數關係的長度所對應的頻率下諧振。一些天綫設計有多個諧振頻率，另一些則在很寬的頻帶上相對有效。最常見的寬頻天綫是對數週期天綫，但是它的增益相對於窄帶天綫則要小得多。
增益
天綫設計中，增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天綫與理想的輻射單元在空間同一點處所產生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個天綫把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天綫方向圖有密切的關係，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。可以這樣來理解增益的物理含義，為在一定的距離上的某點處產生一定大小的信號，如果用理想的無方向性點源作為發射天綫，需要100W的輸入功率，而用增益為G = 13 dB = 20的某定向天綫作為發射天綫時，輸入功率只需100 / 20 = 5W。換言之，某天綫的增益，就其最大輻射方向上的輻射效果來說，與無方向性的理想點源相比，是把輸入功率放大的倍數。

天綫的增益是無源現象，天綫本身並不增加激勵能量，而是僅僅重新分配能量而使某個方向上比理想的全向天綫輻射更多的能量。如果天綫在某一方向上的增益為正，由於能量守恆，它在其它方向上的增益則為負。因此，天綫所能達到的增益要在所需要的覆蓋範圍和他的增益之間達到平衡。比如，微波通訊的蝶形定向天綫，它的增益在蝶形面圓心軸綫上很大，但覆蓋範圍很窄。所以通常在兩個微波通訊站之間，兩組天綫必須在同一軸心上正對。這樣不僅可以增加通訊距離，改善信號強度，同時也能使得微波通訊避免其它干擾。
方向圖
方向圖是天綫發射或接收相對場強的圖形描述。由於天綫向三維空間輻射能量，因此需要數個圓形圖來描述。方向圖也是天綫輻射的電磁場在固定距離上隨角坐標分佈的圖形。用輻射場強表示的稱為場強方向圖，用功率密度表示的稱之功率方向圖，用相位表示的稱為相位方向圖。在移動通信工程中，通常用功率方向圖來表示。

功率密度方向圖
帶寬
無論是發射天綫還是接收天綫，它們總是在一定的頻率範圍內工作的，通常，工作在中心頻率時天綫所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時它所輸送的功率都將減小，據此可定義天綫的頻率帶寬。有幾種不同的定義：
一種是指天綫增益下降三分貝時的頻帶寬度；另一種是指在規定的駐波比下天綫的工作頻帶寬度。一般說來，在衡量無綫產品天綫性能時，我們通常用第二種帶寬來解釋其特性。天綫的帶寬也可以通過多種技術進行調整，如改變結構或寬度等，一般說來，小型天綫使用方便，但是在頻寬，尺寸和效率的比值上存在不可避免的限制。
阻抗
天綫的阻抗類似於光學中的折射率。電磁波穿行於天綫系統中的不同部分（饋綫，天綫，空氣）會遇到阻抗差異。在每個介面處需要阻抗匹配，如果不匹配，電磁波的部分能量會反射掉，形成反射波，在入射波和反射波相位相同的地方，電壓振幅相加為最大電壓振幅，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅，形成波節。其它各點的振幅值則介於波腹與波節之間，這種合成波稱為行駐波。波腹電壓與波節電壓幅度之比稱為駐波係數，也叫電壓駐波比（VSWR）。電壓駐波比為1:1是理想情況。 1.5:1的駐波比在能耗較為關鍵的低能應用中被視為臨界值。
天綫的複阻抗與該天綫工作時的電長度有關。通過調節饋綫的阻抗，即將饋綫當作阻抗變換器和天綫的電長度可以調節天綫的匹配阻抗。
阻抗的匹配
饋綫終端所接負載阻抗ＺL等於饋綫特性阻抗Ｚ0時，稱為饋綫終端是匹配連接。匹配時，饋綫上只存在傳向終端負載的入射波，而沒有由終端負載產生的反射波，因此，當天綫作為終端負載時，匹配能保證天綫取得全部信號功率。當天綫阻抗為50歐時，與50歐的電纜是匹配的，而當天綫阻抗為80歐時，與50歐的電纜是不匹配的。
在不匹配的情況下,饋綫上同時存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，電壓振幅相加為最大電壓振幅Ｖmax ，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅Ｖmin ，形成波節。其它各點的振幅值則介於波腹與波節之間。這種合成波稱為行駐波。
傳輸綫/饋綫
連接天綫和發射（或接收）機輸出（或輸入）端的導綫稱為傳輸綫或饋綫。傳輸綫的主要任務是有效地傳輸信號能量。因此它應能將天綫接收的信號以最小的損耗傳送到接收機輸入端，或將發射機發出的信號以最小的損耗傳送到發射天綫的輸入端，同時它本身不應拾取或產生雜散干擾信號。這樣，就要求傳輸綫必須屏蔽或平衡。
超短波段的傳輸綫一般有兩種：平行綫傳輸綫和同軸電纜傳輸綫（微波傳輸綫有波導和微帶等）。平行綫傳輸綫通常由兩根平行的導綫組成。它是對稱式或平衡式的傳輸綫。這種饋綫損耗大，不能用於UHF頻段。同軸電纜傳輸綫的兩根導綫為芯綫和屏蔽銅網，因銅網接地，兩根導體對地不對稱，因此叫做不對稱式或不平衡式傳輸綫。

新型小型化天綫-- 微帶天綫
由於目前的無綫通訊器材普遍具有重量輕，尺寸小的特點。這對我們無綫系統上的傳統天綫提出了挑戰。怎樣才能使得在保持靈敏度的基礎上，利用最少的成本將天綫小型化，一直困擾著天綫設計專家。
微帶天綫的概念早在1953年就已提出，但當時未引起工程界的重視。在50，60年代只有一些零星的研究，真正的發展和實用是在70年代。由於微波集成技術的發展以及各種低耗介質材料的出現，微帶天綫的製作得到了工藝保證。
微帶天綫有多種形式，常用的微帶天綫是在一個薄介質基片上，一面附上金屬薄層作為接地板，另一面用光刻，腐蝕等方法做出一定形狀的金屬貼片，利用微帶綫或同軸探針對貼片饋電，這就構成了微帶天綫。
另一種微帶天綫是微帶縫隙天綫。它是把上述接地板刻出串口即縫隙，而在介質基片地另一面印製出微帶綫對縫隙饋點。無論貼片天綫或縫隙天綫，都可以紛呈諧振型（駐波型）和非諧振型（行波型）微帶天綫。駐波型微帶天綫有特定的諧振尺寸，一般只能工作在諧振頻率附近；而後一類天綫沒有諧振尺寸的限制，它的末端要加匹配負載以保證傳輸行波。
微帶天綫一般應用於1GHz~50GHz，特殊的微帶天綫可以用在幾十兆赫的頻率。和常用的天綫相比它有，體積小，重量輕，低剖面，能與載體共型，易於得到各種極化，特殊設計的微帶元還可以在雙頻或多頻工作，它還能與電路集成為統一的組件，因此適合大規模生產，簡化了製作，降低了成本。當然，它也有一些缺點，比如，諧振式微帶天綫頻帶較窄。微帶天綫損耗較大，效率較低特別是行波微帶天綫。同時，微帶天綫的功率容量比較小。
代客設計各類天綫
力優勤電子技術（上海）有限公司，開發的無綫通信模塊，主要適用於ISM無綫頻段系統，基於此模塊系統的天綫主要分：外置天綫和PCB板基天綫。外置天綫一般為全向天綫，它的輸入阻抗為50歐姆，由SMA接口與射頻電路相連。由於板級天綫與應用系統有著緊密的關係,但是由於受到電路板地、厚度、元器件、以及屏蔽罩,無綫應用系統對天綫極化的特殊要求等因素的影響，不同的無綫設備需要不同設計的天綫來達到最好的通訊效果。為了提高天綫設計的成功率，必要的數學模型和仿真是必不可少的設計手段。由於天綫的仿真與實測值之間總是存在一定的差距，當內置板級天綫做好後，還需要不斷的調試，微調包括天綫尺寸和匹配電路在內的所有射頻電路。這是一個十分專業化的過程。上海力優勤電子技術有限公司的專業天綫及微波電路設計人員，能夠根據客戶特殊的需求為用戶定制各種不同的板級天綫。並提供與之相關的所有技術資料。