PIFA和MONOPOLE天線的原理和區別

1。PIFA天線是微帶天線演變而來。很多的英文資料介紹Patch Antenna，建議看看基本原理。最簡單的patch天線是一個金屬片平行放置於地平面上，用同軸線或者微帶線饋電即可。其輻射主要靠邊緣場。假設該天線平行於大地放置，其形狀為矩形，長邊左右擺放，長邊的長度為1/4波長。如果左邊緣的場是從patch到地，那麼右邊緣剛好反向從地到將左右兩個邊緣的電場分解成水平和垂直分量，你會發現垂直分量抵消，水平分量加強。這樣將會產生平行於地平面的線極化遠場。就手機而言，pifa天線的主極化一般是平行於手機主地平面。此時，可以得到兩個基本結論，1）這種天線的諧振波長為貼片長邊的4倍（實際中請考慮介質的波長縮短效應，正比於1/sqrt(epsilon)；2）這種天線的輻射主要靠邊緣。而邊緣的場越往外傾斜，輻射越好（開放場）。這就是為什麼PIFA天線的高度如此重要的原因。

2。加一個接地片（很多加在饋電附近）後，從微觀角度來看貼片上的電流將改變流向，部分電流從右側會流回來再回到地。這樣天線的諧振頻率就會降低，一般波長會在4倍於貼片長邊和短邊之和左右（同樣要考慮波長縮短效應）。從另一個角度來說，饋電柱與短路柱是一段雙線傳輸線。它將變換天線的阻抗。是一種變壓器效應，它將部分容抗變換成感抗，從而使整個天線形成諧振。這段線越長（極限是長到1/4波長）其變化效果越明顯（越敏感，實際中就是天線的高度增加）。傳輸變換原理大家應該清楚。當改變饋電柱和短路柱的橫向尺寸或者他們之間的距離時，實際上你是在改變該段傳輸線的特徵阻抗。也就相應地改變變換公式中平方的那部分。這就是為什麼我們常說饋電電和短路的改變將比較大的改變天線的阻抗。同時也是為什麼說PIFA天線一般可以不要匹配電路可以最佳化的（事實上，加匹配有時候會反而降低天線的傳輸性指標）。

3。這個問題的解釋是要配可能會更清楚。的確有些問題是要有堅實的理論基礎以及現實經驗才會有比較深的理解的。建議朋友們工作時一定要紮實。以我個人經驗具體做法是：實際工作中的資料要仔細分析，當發現不一樣就要找為什麼。這裡的不一樣可能是這次的結果和上次的不一樣，也可以是結果與你想象的不一樣，還可以是你的結果和別人的結果不一樣。當你找到了為什麼不一樣的原因後，你就會有較深的理解，同時你就進步了。有時候要想搞清楚‘不一樣’，需要很多其他的知識，你也要想辦法去學習（複習），相應地也就增加了你的知識面。

monopole中文意思為單極子，然而其實際工作原理並不如其名字一樣。

先從短偶極子說起，其兩臂上的電荷一正一負並成正弦變化時，也就產生了交變電流（場），對外輻射。半波振子，上下臂各四分之一波長。上下臂的電流大小對稱流向相同（正負電荷成對），電流強度分布是從中間饋電點處向兩端點逐步由大到小。饋點處電流最大，電阻（因為正好諧振沒有電抗）最小。這樣的天線為平衡天線（天線上電流上下臂平衡）。

現在去掉偶極天線的一臂，將另一臂換成無窮大地，大地對場的反射，根據鏡像原理，一正電荷將在其鏡像處感應出一負電荷，此時，天線的上臂將產生一鏡像，該鏡像上的電流分布完全等同於偶極天線的下臂，在這種情況下，我們稱這種天線為單極天線。對於無窮大地其輻射圖等同於偶極子。如果將地逐步縮小，將無法行程理想鏡像，下面地的電流分布將發生變化。

現今的手機，體積越來越小，機體再不能看成是大地，機體越小，手機中的單極天線受手機影響越大，因為手機儼然成為了天線的另一臂了。這種天線是非平衡天線。天線（系統）上電流分布將明顯受手機體的影響。當手機的最大尺寸小於系統最小頻率的四分之一波長時，天線系統將無法在該頻點處產生諧振。如AMPS、PCS雙頻系統設計，AMPS頻段就要求機體長度至少達到824MHz的四分之一波長。手機越小，天線越容易受翻蓋的影響，等等。。。