大家好，我是达斯汀-莫里斯（Dustin Morris）。我是 DGI 无线设计服务公司的射频天线工程师，今天我将向大家介绍一些天线基础知识和关键的天线参数，以便大家开始下一步的现成天线集成或定制天线设计。
因此，从波长开始，波长被定义为光速与频率之比。我们可以看到，随着频率的增加，波长会减小。我这里有几个例子，比如 3 千兆赫时，你的波长是 10 厘米；900 兆赫时，你的波长是 33 厘米。因此，随着频率的降低，波长也在增加。那么，为什么这很重要呢？要想拥有性能良好的天线，天线的物理尺寸必须是波长的可观系数，通常是四分之一波长或更大。因此，你需要在天线周围设计足够的空间和足够长的地平面，以保证天线的效率。
频率对设备尺寸和天线性能有直接影响。天线阻抗的定义是天线输入终端的电压大于电流。现在，大多数数据表都会告诉你，他们的天线阻抗为 50 欧姆，但实际情况并非如此。这就是为什么有一些指标来定义天线与 50 欧姆的匹配程度。这就是电压驻波比、驻波比和回波损耗。现在，驻波比应小于 2，回波损耗应小于负 10dB，这与 90% 的传输效率相关。
我们的反射损失只有 10%。现在，从中得到的一个重要启示是，在天线和无线电之间需要一个阻抗匹配网络。现在，如果你看看天线数据表和指南，它们会告诉你在天线和无线电之间需要放置哪些元件，这些元件通常是电感器和电容器。这些元件要尽可能靠近天线。这样可以最大限度地将功率从无线电传输到天线。天线效率是迄今为止这些小型无线嵌入式设备最重要的天线参数，它的定义是辐射功率大于输入天线的功率。基本上，天线效率越高，天线就越好。
想想手机上更多的条数。我的意思是，这是你要在这些数据表中寻找的一个非常关键的参数。如果数据表没有提到天线的效率，那就另找一份数据表。你的目标或目的应该在 50% 左右，但要知道，这在很大程度上取决于射频环境和设备的接地平面。如果您的接地平面比天线的评估板小得多，那么这个数字就会大大降低。如果天线旁边有电池或人体组织等吸收体，这个数字也会大大降低。指向性是指天线在任何给定方向上聚焦或集中能量的能力。
低指向性天线（如偶极子）具有全向辐射模式，大部分能量在天线的所有距离或所有角度平均分布。而高指向性天线则可以将能量集中在单个波束上，就像卫星天线一样。增益的定义是效率乘以指向性。
增益总是低于指向性。正如我们在这里提到的，我们的效率目标是 50%，你可能无法获得接近 100%的效率，但这确实取决于天线的设计。所以，举个例子说，你的卫星天线有一个 40 dbi 的指向性天线，增益可能会在 38、39 dbi 之间。对吗？这里会有一些损耗。会有导体损耗。介质损耗，当然还有失配损耗，别忘了阻抗匹配网络也会有损耗。现在，全向天线也是一样。你有一个指向性为 2.2 dbi 的偶极子。增益可能接近 0 dbi。所有这些都与约 60% 的天线效率有关，因此，即使增益为 0 dbi，这仍然是一个性能良好的天线。
另一个重要启示是，低增益天线仍然可以是性能很好的天线。现在，所有这些参数都只能在有限的频率范围内使用，这个频率范围就是天线的带宽。因此，你会有一个阻抗带宽，你会有一个效率带宽，你会有一个增益带宽。因此，基本上，蓝牙不能使用 GPS 天线，蜂窝不能使用 WiFi 天线。你需要为自己的应用选择合适的天线，因为它们的工作频率范围都是有限的。我知道这是一个简短的天线基础速成课程。这里只有六个天线参数，还有更多的天线参数，但你知道，这些都是小型无线嵌入式天线设计的关键天线参数。我希望这个简短的讲座能帮助你选择下一个现成的天线，或者开始你的下一个定制天线设计。