天线的物理结构和尺寸对其带宽有很大的影响。根据较早的频率和带宽计算公式得出,天线的带宽与其物理长度有关,即天线的长度越短,其带宽越窄。这主要是因为较短的天线会引起较大的电压和电流峰值,从而导致高频信号丢失。而相对较长的天线,能够使电流和电压更加平缓,传输信号的频带就会更宽。
此外,天线的形状和类型也会影响其带宽。例如,对于同样长度的天线,虽然针形天线和机架天线都是较短的天线,但其带宽差别较大。在使用针形天线时,带宽通常可达到数个GHz,而使用机架型天线时,则只能得到几百MHz的带宽,因为后者产生了较为复杂的形态耦合以及较高的阻抗匹配等问题。
天线的带宽通常与其工作频率有关。根据基本的频率和带宽规律,当天线的工作频率接近其谐振频率时,其带宽比较窄;而当工作频率偏离天线的谐振频率时,天线的带宽也就越来越宽。
那么,我们不难理解,对于相同结构形式的天线,只要它完成布局并可以达到其谐振频率,其带宽大小就会与之相匹配。
当天线的输入阻抗大于终端网络的传输线的特性阻抗时,这时终端网络看起来就像是一个带通滤波器,此时的天线带宽就与输入阻抗以及阻抗匹配有关。因此,在天线的设计时,必须考虑天线和终端网络之间的阻抗匹配。当输入阻抗和终端网络特性阻抗匹配时,带宽达到最宽;反之,带宽会变得越来越窄。如果输入阻抗比终端网络特性阻抗小,则会在天线输出端引起反射和损耗,从而限制天线的带宽。
天线所处的环境也会对其带宽产生一定的影响。比如,周围存在强电磁波场,或者有雷电活动时,天线可能会受到强电磁波的干扰,从而影响其工作性能。在这种情况下,天线的带宽会变窄,增加天线的谐振相应,严重时,可能使天线失去工作能力。
为了尽可能地减少环境电磁波的影响,一些应用场景下需要在天线周围放置电磁屏蔽体。此外,在天线设计中,防静电和防雷等问题也需要一并考虑,以减少天线受到环境干扰的可能性,从而实现天线带宽的增宽。