倒F天线（IFA天线）：结构、原理与应用

倒F天线（IFA天线）：结构、原理与应用

倒F天线（IFA天线）是一种常见的小型天线设计，广泛应用于手机等便携设备中。本文将详细介绍IFA天线的基本结构、工作原理及其在实际应用中的表现。

IFA天线的基础知识

倒F天线如图1所示。虽然这种天线最初是在线天线分析的基础上发展起来的，但它更准确地应归类为口径天线。

图1. 几何倒F天线（IFA天线）。

馈电点位于IFA天线的上臂顶端。IFA天线上臂的长度大约是四分之一波长。在馈电点左侧（如图1所示），上臂电气连接到地平面。馈电点接近短路针，比上臂开放。这种天线的极化是垂直的。辐射模式大约是甜甜圈（磁环）形，轴在垂直方向上的甜甜圈。地平面应至少为广泛的IFA天线长度（L）和地面平面应至少λ/4高度。如果地平面的高度较小，带宽和效率将降低。IFA天线的高度（H）应该是一个波长的一小部分。辐射特性和阻抗不是很强的函数参数（H）。

因为结构有所类似一个倒F，这种天线将命名为“倒F天线”。

分析

为什么这种结构会辐射？让我们回顾缝隙天线，显示在图2。

图2. 缝隙天线的几何。

缝隙天线应该是一个半波长长，适当的辐射（更普遍缝隙天线的周长应大约一个波长长）。方法天线是美联储（或电压源激发），插槽两端的电压（横跨光圈）必须为零，因为两边的短路职位。如果电压是零槽边缘，然后将在最大电压四分之一波长的距离（在槽的中心）。

现在，那里是目前最大的呢？由于这种天线也可以被视为输电线路，源基本上是“看到”一个短路在两个方向上的传输线。我们从传输线理论知道，当传输线短路，电压和电流的相位90度。因此，目前将零缝隙天线的中心，将是最大的边缘。电压和电流分布如图3所示（注意峰值电压假定为P伏，和峰值电流是“A”安培）。

图3. 沿半波长的缝隙天线的电压和电流分布。

缝隙天线辐射，因为电压是整个相光圈，使电场是垂直和线条随处可见沿槽。这也给上升到垂直极化。

这涉及到的IFA如何？这里的关键点：如果电流在槽的中心是零（如图3所示），然后在缝隙天线可以被看作是在槽的中心有一个开路。因此，如果我们打破了一半的插槽，摆脱右侧，我们留下的IFA天线天线，如图1所示。

请注意，IFA可以支持确切的辐射相同的模式。也就是说，自IFA对饲料（图1）右侧开路，电流将在这一点上和电压为零，将最大。这是相同的情况下缝隙天线情况。因此，IFA可视为“一个缝隙天线的一半”。事实上，这是一个天线的有效模式。因此，在IFA列为孔径天线，即使虽然光圈不是“关闭”。

电路IFA模型（槽）天线

为了有效地辐射，我们需要的天线是一个很好的辐射结构。这意味着，电动电流或电场加起来阶段。我们还需要能够得到能源沿着传输线和天线到。这意味着我们需要的阻抗天线的大约50欧姆（典型值）。而要做到这一点，这是可取的无功分量的阻抗（虚部）等于零。对于IFA或缝隙天线，注意饲料看到短路传输线的一小部分从波长的天线。短路的传输线是一种波长的一小部分创建一个感性的无功分量。同样，对IFA的开路创建一个电容饲料的权利。进料位置选择“平衡”电容（饲料的权利）电感（到图1所示的饲料的左侧）。电感和电容取消出来，只留下耐辐射性。一个等效电路模型IFA是如图4所示。

图4. IFA天线的电路模型。

请注意，图2缝隙天线，短路饲料的权利仍然创建一个电容，因为饲料的权利插槽的长度大于四分之一波长。

关于为独立财务顾问或缝隙天线的阻抗的实部，请注意，如果缝隙天线美联储在中心插槽（最大电压和电流为零--- Z = V/ I），阻抗将几乎无限。因此，天线不会辐射。从中心饲料换一个插槽，这也使电流下降至零，这使得阻抗下降更理想的价值。同样是真实的IFA天线。因此，饲料中的位置是在设计一个独立财务顾问或插槽的关键因素。可以很容易地获得一个好位置饲料实验过程中的天线设计。

在现实世界的IFA天线的例子

IFA是常用的手机由于其体积小（四分之一波长）。一个例子在手机的IFA天线，可以清楚地看到Palm Pre的。这些天线是可见的一旦后盖被删除，如图5所示：

图5. 棕榈卸下后盖可见预天线。

黄色地带棕榈天线的左侧是GPS天线，这是一个独立财务顾问。自GPS频率是1.575 GHz的四分之一波长约为1.87英寸（4.75厘米）。这大约是在实际产品的长度的IFA（这是缩短了适当的调整）。

两名其他天线图5可见。在右上方有多样性单元天线。一个多样性天线是一个只接收天线（不发送）。在设备的底部是一个双频IFA。这种天线是发射和接收蜂窝天线。该天线工作在900兆赫和1800兆赫频段。要做到这一点，天线工程师取得IFA高频段（1800兆赫），这是在较短的手臂，如图5所示。使用相同的饲料和短路针，低频段（更长的手臂，被包裹的另一臂分支围绕本身有点）。因为设计师已有限的空间（这是一个很大的挑战手机天线的发展），他们包裹自己周围的IFA上的边缘。通过这样做，他们能够获得所需的长度为900兆赫IFA。然而，环绕在自己周围的天线，带宽和辐射效率减少。

综上所述，IFA天线是有用的，因为其体积小，施工方便。在接下来的部分，我们将看看开槽波导天线。