天线谐振频率的歧义

天线谐振频率的一种定义是：天线输入阻抗虚部为零处的频点。
但是类似电路中的串联谐振（电阻趋近零）和并联谐振（电阻很大），天线的谐振频率在宽广的频率范围中观察也有上述两种情形：一是电阻趋近零，辐射电阻很小；一是电阻很大，很难匹配。
请问哪种才是通常所指的谐振频率呢？或者说哪个频点更让我们感兴趣？

 

你这是从天线端口特性来看天线的谐振，而实际上要结合天线的谐振机理
来判断天线谐振的性质。我认为天线的谐振可以分为寄生谐振和工作谐振，
两者我们都感兴趣，看你具体要分析的问题了。

 

你的话我能否这样理解？
天线谐振在所要求的频点处为工作谐振，而所有其他谐振点则类似滤波器中的寄生通带，均为寄生谐振。
你的上述回答相当于说了谐振的另一种分类，至于工作谐振应该处于串联谐振状态还是并联谐振状态是否是一个"It depends"的问题呢？

 

基本上可以这么理解，天线谐振这样的说法其实不太准确，
作为谐振式天线而言，能量有效的辐射出去，并且端口匹配，应该是天线的工作谐振状态。
其他的谐振点，如果损耗可以忽略不计的情况下，端口得到匹配的话也可以变成工作谐振。
比如微带天线，我们主要是用的并联谐振模式，在这个模式前，其实有一个串联谐振模式，
如果对地加短路支匹配的话也可以形成工作谐振模式，该模式和pifa天线的模式类似了。
寄生谐振的概念也很复杂，即可能是端口效应引起的，也可能是高次模式引起的不能一概
而论。

 

根据你对PIFA的描述，言下之意PIFA的工作模式应该是串联谐振。
从单极天线或者说四分之一波长开路线的角度来类比，PIFA谐振的条件是
L+H=四分之一波长（L和H分别是PIFA辐射片的长度和高度）－－－－－－－－－（1）
即可以认为PIFA是串联谐振。
但是IE3D中的仿真结果显示，并联谐振点曲线与（1）式预测的曲线更为接近。
奇怪了～～
另外，还看到有定义PIFA谐振条件为
L＋W=四分之一波长（L和W分别是PIFA辐射片的长度和宽度）－－－－－－－－－（2）
以上两种谐振定义（式1和式2）之间是否存在矛盾？

 

你说的这些问题确实是存在的，而且是很多人没有意识到的。
PIFA天线根据结构尺寸的不同其模式也是不同的。我以前曾经根据水平支
上电流分布模式的不同来分析过，你也可以试试。PIFA总的来说不能用简单的
串并联电路来等效，应该是串并联混合谐振的概念，具体说起来很麻烦，需要
有直观上的物理理解和分析。
另外 微带结构天线在串联模式下加短路支对地，从电路特性来看已经变成了
并联谐振，这从物理直观上就可以看出来。
你问的问题其实是一直困扰天线研究者的一个基本问题。总之不能单纯的从经验公式一概而论，要场和路结合起来研究。

 

你说的正是我想的：）
我正是在分析PIFA的时候发现自己对天线谐振的概念不甚清楚
更本质的一个问题是
既然能量最大化传输的条件是共轭匹配，那么天线的输入阻抗不必要一定是纯阻
换言之，天线不一定要谐振（撇开匹配50/75欧姆电缆的要求不谈）。
那么试问：谐振天线相比于非谐振天线的优点有哪些？
记得看到过一种说法：
谐振天线在谐振频率处相当于在接收机前连接了一个高增益的放大器……

 

非谐振式天线我研究的不多，应该主要是一些行波式天线。
从天线周围场分布来看 远区场基本为辐射场，从路的角度可以等效为纯阻，
近场基本为储能场，从路的角度可以等效为某种形式的谐振电路。
所以说，对于谐阵式天线，呈纯阻的状态，也只能是谐振点上，这类型天线，
从电路角度上来说，更类似于带通滤波器，高增益天线，从场的角度
来看，更类似于聚焦的概念。

 

增益主要是由天线方向图特性决定的，
和是否为谐振式天线没有必然联系吧。
是否为谐振式天线和天线效率的关系如何，
有没有明确结论？

 

我感觉谐振式天线和效率的关系没有特别的地方，主要还是回波，介质和
金属损耗。
显见的规律是自谐振的天线比加匹配电路谐振的天线效率要高很多。

 

理想无器件匹配 效率和匹配电路无关  按说应该差不多

 

唉 ，你这就是外行话了。。。
天线匹配是不能用理想器件考虑的，否则电小天线理论就没有研究了。

 

电大怎么说？

 

呵呵，电大天线 俺也不知道怎么说，也没有听别人说过。

 

个人经验是带介质的天线，比如微带/贴片天线，用匹配电路往往降低效率，
因为匹配电路处电流密度很大，损耗应该大。
所以手机天线厂家都用PIFA,空气介质，
印刷天线虽然便宜却不用，有充分的理由。
有没有损耗很低，低到足以和空气相当的介质？
反正现在的FR4是别指望。一般微波板材损耗也不小。
或者说如果效率要求不高的情况下，
用好的天线设计可以减小印刷天线在FR4上的损耗，
但是别指望指标很高。

 

你说的没错。不过利益的驱动是强大的，还有大的手机公司采用厚的fr4材料作内置天线。
也可用。
低损耗低介电常数的基板也有，类似泡沫材料，据说很贵。一般我们都是用塑料支架或者
绝缘柱来做支撑。

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