中心議題：

• 現代通信係統的天線需求
• 螺旋天線的係統性能
• 雙錐型天線的係統性能

duonianyilai，junshiyingyongyizhixuyaokuandaitongxinlianluyijiyongyouyuzhidaikuanxiangtongdetianxian。tongchang，tianxianbixugongzuozaiduogebeipinchengdefanweishang。yinci，renmenshejizhizaolerongliangweiduogebeipinchengdetianxianjiagou。shishizhengming，zhexiejishuzaishejixiandaitongxinxitongdetianxianchanpinshishifenyouxiao。benwenhuiguleshangyongtongxinxitongdejinhuaguocheng

，youqishiduixinpindaibuduanzengchangdexuqiu
，ranhoujizhongtaolunleliangzhongzhidejingxiyanjiudetianxianleixing—螺旋和雙錐型天線。

現代通信需求

許多通信係統需要覆蓋900MHz頻段。隨著網絡的進化
，人們將其他一些1700到2200MHz內的頻段用於DCS
，PCS和UMTS。除了這些頻率以外
，通常需要覆蓋的範圍還包括TETRA（大約400MHz），無線局域網和無線本地環路（大約2500，3500和5500MHz）。為了滿足所有這些需求，天線必須提供400MHz到6GHz的有效覆蓋。

zaimouxieyingyongzhongkeyicaiyongyixiliedulitianxianlaimanzuyaoqiu，zhexietianxianzhongdemeiyigedougongzuoyuyigetedingpindai。raner，weilebimianshiyongduozhongleixingtianxianshiwaixinggengheli
，tongchangzuihaodexuanzeshiyongyigedantianxiantigongduizhenggepinduandefugai。lingwai，jinshiyongyigetianxianyouyixieewaidehaochu。chuletongchangdeshenmeiwenti
，haiyouzhuyuquedingtianxiananzhuangdeshejifangan，bimiantianxianyinqixinjianzhuneiqitaganjingdezouxianfashenghunluan

，congermanzujianzhushangdexuyao。

對dui天tian線xian的de要yao求qiu包bao括kuo多duo頻pin帶dai能neng力li，其qi頻pin帶dai可ke能neng是shi固gu定ding或huo移yi動dong接jie入ru點dian以yi及ji基ji站zhan的de頻pin帶dai
，這zhe是shi因yin為wei多duo數shu現xian代dai的de設she備bei被bei設she計ji為wei多duo功gong能neng的de。這zhe種zhong多duo功gong能neng性xing正zheng是shi許xu多duo現xian代dai係xi統tong所suo具ju有you的de吸xi引yin力li的de一yi部bu分fen。專zhuan業ye用yong戶hu需xu要yao設she備bei不bu用yong調tiao整zheng工gong作zuo模mo式shi就jiu能neng工gong作zuo。因yin此ci，無wu論lun是shi接jie入ru點dian還hai是shi用yong戶hu，其qi工gong作zuo頻pin帶dai的de切qie換huan必bi須xu是shi無wu縫feng的de。如ru果guo給gei定ding係xi統tong中zhong的de某mou個ge用yong戶hu需xu要yao移yi動dong，那na麼me天tian線xian的de輻fu射she圖tu樣yang就jiu要yao是shi全quan向xiang的de，這zhe樣yang無wu論lun用yong戶hu相xiang對dui於yu鄰lin近jin接jie入ru點dian的de移yi動dong方fang向xiang如ru何he都dou能neng確que保bao覆fu蓋gai。在zai固gu定ding係xi統tong中zhong
，用yong戶hu天tian線xian可ke能neng需xu要yao是shi方fang向xiang性xing的de，其qi方fang向xiang對dui準zhun最zui近jin的de基ji站zhan以yi獲huo得de最zui佳jia性xing能neng。基ji站zhan的de配pei置zhi可ke以yi有you多duo種zhong方fang式shi。有you時shi需xu要yao使shi用yong一yi個ge全quan向xiang基ji站zhan並bing將jiang其qi放fang在zai覆fu蓋gai區qu域yu的de中zhong心xin。其qi它ta一yi些xie情qing況kuang下xia，可ke以yi將jiang一yi群qun扇shan形xing天tian線xian配pei置zhi在zai一yi處chu
，每mei個ge覆fu蓋gai環huan繞rao基ji站zhan的de一yi個ge扇shan形xing區qu域yu。係xi統tong通tong常chang使shi用yong的de扇shan形xing角jiao度du包bao括kuo到dao。係xi統tong中zhong使shi用yong的de極ji化hua情qing況kuang也ye多duo種zhong多duo樣yang。可ke能neng是shi線xian性xing垂chui直zhi極ji化hua，水shui平ping或huo傾qing斜xie極ji化hua，甚shen至zhi是shi圓yuan極ji化hua。極ji化hua方fang式shi根gen據ju係xi統tong協xie議yi和he結jie構gou變bian化hua，每mei種zhong各ge有you優you點dian。通tong過guo使shi用yong附fu加jia天tian線xian係xi統tong可ke以yi獲huo得de額e外wai的de好hao處chu。通tong過guo配pei置zhi空kong間jian分fen集ji
，極ji化hua分fen集ji，自zi適shi應ying天tian線xian
，或huo多duo輸shu入ru多duo數shu出chu（MIMO）天(tian)線(xian)都(dou)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)鏈(lian)接(jie)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)下(xia)保(bao)持(chi)可(ke)接(jie)受(shou)信(xin)噪(zao)比(bi)的(de)統(tong)計(ji)概(gai)率(lv)。本(ben)文(wen)的(de)內(nei)容(rong)是(shi)討(tao)論(lun)單(dan)天(tian)線(xian)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)，而(er)不(bu)是(shi)研(yan)究(jiu)如(ru)何(he)連(lian)接(jie)多(duo)個(ge)天(tian)線(xian)獲(huo)得(de)更(geng)高(gao)的(de)性(xing)能(neng)。
[page]
螺旋天線

螺旋天線很早以前就開始用於軍事應用中的測向和通常的威脅識別。圖1給出了一種典型的2到18GHz腔基螺旋天線，圖2geichuleshiyongzhezhongtianxianjinxingdeyicidiancifangzhen，xianshilecigouzaobutongbufenshangdechangqiang。zaizhexieyingyongzhong
，tongchangyaoqiutianxiandefuduhexiangweimeiyigedoushitongyiyangshi。haiyaoqiuzhubanyinggaiyongyoupinghuadequxian，meiyourenheguaidian

，jiweidantiaode。zhezhongtianxiandianxingfushetuyangrutu3suoshi。tongchangzhexieyingyongzhonggengzhongyaodeshikongzhiboshuxingzhuangbingshigegetianxianyuandexingnengpipei，erbushishitianxianzengyizuidahua。duiyuxuduoshangyetongxinxitong，gengzhongyaodeshigeimougequyuyouxiaoditianchongxinhaoerbushichanshengfeichangjingquedeboshuxingzhuang。

圖1 2到18GHz腔基螺旋天線

圖2 腔基螺旋天線電磁仿真

圖3 腔基螺旋天線典型輻射圖樣

[page]
benlizhongshiyongdeluoxuanfushejiegoufeichangshiyucizhonggongzuomoshi
，danshibuzaixuyaoyudaiyouxishoutideqiangtilianjieshiyong。shiyongzhezhongjiegoukeyichuangzaoliangzhongleixingdetianxian：雙向結構，這種結構允許螺旋天線自由地向空間中其平麵法線的兩個方向輻射；或增益更高的單向結構
，這種結構中反射極緊靠螺旋天線使一個方向的輻射被反射回來，因此使前向增益增強。圖4給出了一個雙向螺旋天線。注意到其獨有特征可以擴展頻率覆蓋範圍。圖5給出某同類型天線的電磁仿真。圖6給出類似這種雙向螺旋天線的輻射特性。

圖4 雙向螺旋天線

圖5 雙向螺旋天線電磁仿真

圖6 雙向螺旋天線典型輻射圖樣

可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)當(dang)極(ji)化(hua)方(fang)式(shi)在(zai)前(qian)向(xiang)為(wei)左(zuo)手(shou)圓(yuan)極(ji)化(hua)時(shi)，在(zai)反(fan)方(fang)向(xiang)為(wei)右(you)手(shou)圓(yuan)極(ji)化(hua)。因(yin)此(ci)
，在(zai)其(qi)間(jian)的(de)傳(chuan)輸(shu)區(qu)域(yu)中(zhong)為(wei)線(xian)性(xing)極(ji)化(hua)。這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)在(zai)許(xu)多(duo)布(bu)設(she)中(zhong)具(ju)有(you)優(you)勢(shi)。例(li)如(ru)
，如(ru)果(guo)要(yao)在(zai)走(zou)廊(lang)或(huo)大(da)廳(ting)放(fang)置(zhi)天(tian)線(xian)，那(na)麼(me)這(zhe)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)雙(shuang)向(xiang)天(tian)線(xian)可(ke)以(yi)完(wan)美(mei)地(di)適(shi)合(he)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)。有(you)時(shi)，需(xu)要(yao)更(geng)多(duo)方(fang)向(xiang)的(de)天(tian)線(xian)而(er)且(qie)需(xu)保(bao)持(chi)其(qi)寬(kuan)帶(dai)特(te)性(xing)。典(dian)型(xing)情(qing)況(kuang)為(wei)天(tian)線(xian)布(bu)置(zhi)在(zai)其(qi)覆(fu)蓋(gai)範(fan)圍(wei)的(de)角(jiao)落(luo)
，例(li)如(ru)大(da)廳(ting)或(huo)中(zhong)庭(ting)。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)
，反(fan)射(she)極(ji)起(qi)到(dao)增(zeng)加(jia)前(qian)向(xiang)增(zeng)益(yi)的(de)作(zuo)用(yong)。圖(tu)7給出了這種單向小型螺旋天線的輻射圖樣。根據螺旋尺寸選擇，可能提供400MHz到6GHz頻段上的覆蓋範圍。這些天線應用係統，無論原先安裝的時候還是將來，都要求收發通信頻帶使用單一天線。

圖7 單向螺旋天線典型輻射圖樣

[page]
雙錐型天線

雙(shuang)錐(zhui)型(xing)天(tian)線(xian)被(bei)設(she)計(ji)用(yong)來(lai)在(zai)大(da)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)有(you)效(xiao)地(di)工(gong)作(zuo)。這(zhe)種(zhong)天(tian)線(xian)產(chan)生(sheng)線(xian)性(xing)極(ji)化(hua)信(xin)號(hao)同(tong)時(shi)表(biao)現(xian)出(chu)極(ji)低(di)的(de)方(fang)位(wei)角(jiao)波(bo)動(dong)，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)其(qi)多(duo)方(fang)向(xiang)特(te)征(zheng)優(you)秀(xiu)。這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)的(de)有(you)效(xiao)帶(dai)寬(kuan)處(chu)於(yu)兩(liang)倍(bei)頻(pin)程(cheng)間(jian)，取(qu)決(jue)於(yu)可(ke)以(yi)容(rong)忍(ren)的(de)輸(shu)入(ru)反(fan)射(she)損(sun)耗(hao)。輸(shu)入(ru)反(fan)射(she)損(sun)耗(hao)的(de)影(ying)響(xiang)受(shou)此(ci)結(jie)構(gou)小(xiao)型(xing)化(hua)程(cheng)度(du)決(jue)定(ding)，小(xiao)型(xing)化(hua)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi)選(xuan)擇(ze)了(le)圓(yuan)錐(zhui)到(dao)圓(yuan)柱(zhu)的(de)傳(chuan)輸(shu)區(qu)間(jian)，或(huo)完(wan)全(quan)使(shi)用(yong)圓(yuan)錐(zhui)區(qu)間(jian)。圖(tu)8和圖9分別給出了某雙錐天線及其電磁仿真結果。圖10geichuleqiceshixingneng
，keyiqingxidikandaoqifangxiangjiaotuyangbodongfeichangxiao。suiranzaishangyetongxinxitongzhong
，zhexiegouzaodegaogonglvchulinenglibingbuzongshihenzhongyao
，danxiaoqiaodechicunqueshiqichongmanxiyinli。liruyizhongnengfugaizhenggecong800MHz到2.2GHz頻段的產品可以封裝在一個直徑32mm
，長225mm的de結jie構gou中zhong。雖sui然ran可ke以yi獲huo得de更geng寬kuan的de帶dai寬kuan，但dan必bi須xu在zai帶dai寬kuan和he直zhi徑jing上shang折zhe中zhong選xuan擇ze。較jiao大da的de直zhi徑jing會hui展zhan寬kuan天tian線xian工gong作zuo頻pin率lv。這zhe些xie天tian線xian構gou造zao在zai非fei常chang寬kuan的de頻pin率lv範fan圍wei內nei保bao持chi了le其qi輻fu射she圖tu樣yang特te性xing
，使shi它ta們men適shi合he微wei小xiao區qu和he微wei微wei小xiao區qu的de應ying用yong。這zhe樣yang的de小xiao區qu中zhong使shi用yong天tian線xian放fang大da信xin號hao（例如火車站）。擁有這種輻射圖樣的天線對於星形天線配置最有效。

圖8 雙錐型天線

圖9 雙錐型天線電磁仿真

圖10 雙錐型天線典型輻射圖樣

結論

對dui於yu現xian代dai通tong信xin網wang絡luo中zhong加jia入ru新xin頻pin段duan的de要yao求qiu不bu斷duan增zeng強qiang。當dang這zhe些xie新xin頻pin段duan出chu現xian在zai商shang業ye應ying用yong中zhong，就jiu需xu要yao升sheng級ji係xi統tong天tian線xian覆fu蓋gai這zhe些xie額e外wai頻pin段duan。如ru果guo現xian有you天tian線xian原yuan始shi設she計ji帶dai寬kuan不bu足zu
，那na麼me在zai更geng寬kuan的de頻pin率lv範fan圍wei內nei就jiu無wu法fa保bao持chi其qi性xing能neng。然ran而er，利li用yong原yuan本ben為wei軍jun事shi應ying用yong開kai發fa的de技ji術shu可ke以yi用yong傳chuan統tong螺luo旋xuan和he雙shuang錐zhui寬kuan帶dai天tian線xian結jie構gou設she計ji參can數shu設she計ji出chu滿man足zu上shang述shu要yao求qiu的de商shang業ye產chan品pin。