阻抗匹配（Impedance Matching）的理解

Inverted-F天线（Inverted-F Antenna，简称IFA）是单极子天线的一种变形结构，具有体积小、结构简单、易于匹配、制作成本低等优点。其广泛应用于蓝牙、WiFi等短距离无线通信领域。inverted F antennaAs shown below👇天线结构和原理归类：如图1所示为一倒F天线（IFA, Inverted-F antenna）。这种天线似乎是线天线，但在对这种天线的辐射方式进行分析之后，就会发现它应该归类为孔径天线。图1 IFA天线结构图馈电：馈电在接地(Ground Plane)与IFA的上臂(Arm)之间。上臂：IFA的上臂的长度大约是波长的四分之一。短路：如图1所示的IFA，在馈电的左侧，上臂与地平面短路。馈电更接近短路，而不是上臂的开口端。IFA短路（W）的高度应为计算波长的一小部分。辐射特性和阻抗不是W的强函数。地板：接地层应至少与 IFA 上臂长度 （L） 一样长，接地层的高度应至少为 λ/4。如果接地层的高度较小，则带宽和效率将降低。由于结构有点类似于倒F，因此该天线的名称为“倒F天线”。天线原理和辐射方向图：该天线的极化是垂直的，如图2所示，辐射方向图大致呈甜甜圈形状，甜甜圈的轴线在垂直方向上。图2 IFA天线的方向图为什么这种结构会辐射？来看槽缝天线，如图 3 所示。图3 槽缝天线为了能够辐射，槽天线的长度应为半波长（更一般地说，槽式天线的周长应大致为一个波长）。该天线馈电（或电压源激励）时，槽两端（孔径两端）的电压必须为零，因为两侧都短路。如果槽边缘的电压为零，则最大电压将处于槽的中心。电流的最大值在哪里？由于该天线也可以被视为传输线，因此从“源”看两个方向都是短路。我们从输电线路理论中知道，当线路短路时，电压和电流相差90度。因此，槽式天线中心的电流将为零，边缘处的电流将为最大值。电压和电流分布如图4所示（峰值电压假设为V伏，峰值电流为A安培）。图4 电压和电流分布槽天线辐射是因为电压在整个孔径上是同相的，因此E场是垂直的，且沿着槽的任何地方。因此会产生垂直极化。这与IFA有何关系？如果槽中心的电流为零（如图4所示），则可以认为槽天线在槽中心有一个开路。因此，如果我们将槽分成两半，并去掉右侧，则留下IFA天线，如图1所示。请注意，IFA可以支持完全相同的辐射模式。也就是说，由于IFA在馈电的右侧有一个开路（图1），因此该点的电流将为零，电压将为最大值，与槽天线完全相同。因此，IFA可以被视为“半槽天线”。实际上这就是IFA天线的有效模型。因此，IFA被归类为孔径天线，即使孔径不是“闭合”的。End 参考文献[1] P. J. Bevelacqua (2014, Aug. 14). Antenna Theory. Retrieved from http://www.antenna-theory.com[2] C. A. Balanis, Antenna theory analysis and design. [Online]. Available: https://www.wiley.com/en-us/Antenna+Theory%3A+Analysis+and+Design%2C+4th+Edition-p-9781119178996来源：灵境地平线