蘋(píng)果公司公布了一項(xiàng)專利申請(qǐng)，該專利使用雙極天線提供超寬帶通信技術(shù)（UWB），可改善通信電路。超寬帶通信技術(shù)可應(yīng)用于傳感器數(shù)據(jù)收集、精確定位和跟蹤應(yīng)用程序等。該項(xiàng)專利與 iPhone 手機(jī)有關(guān)，將首先在 iPhone 11 上實(shí)現(xiàn)，可以利用雙極天線改善通信 電路，實(shí)現(xiàn)超寬帶（UWB）通信。超寬帶傳統(tǒng)上用于非合作雷達(dá)成像，最近也應(yīng)用傳感器數(shù)據(jù)收集、精確定位與跟蹤等應(yīng)用。

圖片來(lái)源：patentlyapple.com

此前，蘋(píng)果曾與恩智浦合作開(kāi)發(fā)了 CarKey 來(lái)解鎖寶馬車(chē)門(mén)，未來(lái)，超寬帶通信技術(shù)可應(yīng)用于 CarKey。CounterpointResearch 的分析師 NeilShah 認(rèn)為，蘋(píng)果用戶使用 ATM 機(jī)、銷售終端等設(shè)備進(jìn)行金融交易時(shí)也可應(yīng)用超寬帶通信技術(shù)。此外，商場(chǎng)和機(jī)場(chǎng)的室內(nèi)導(dǎo)航、智能家居等不同領(lǐng)域均有希望搭載這項(xiàng)技術(shù)。

雙極天線，亦稱“偶極天線”。一種簡(jiǎn)單垢對(duì)稱天線。短波電臺(tái)和超短波電臺(tái)常用的天線之一。短波電臺(tái)進(jìn)行天波通信使用最為廣泛。通常用多股銅線、硬銅線或粗金屬管制成，長(zhǎng)度一般為工作波長(zhǎng)的二分之一，輻射電波的最強(qiáng)方向是在天線軸的垂直平面上。主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，攜帶、架設(shè)和撤收方便，方向性不強(qiáng)，適于野戰(zhàn)條件下使用。主要缺點(diǎn)是輸入阻抗變化大，波段性能差。

超寬帶通信技術(shù)具有抗干擾、傳輸速率高、系統(tǒng)容量大、發(fā)射功率低、保密性好、通信距離短、成本較低、便攜等優(yōu)點(diǎn)，且從字面上可以看出，其帶寬極寬，能夠和窄帶通信系統(tǒng)同時(shí)工作且互不干擾。

有以上特性加持，蘋(píng)果 CarKey 用戶可以放心使用數(shù)字汽車(chē)鑰匙進(jìn)行車(chē)輛解鎖，會(huì)在更加安全的情況下完成用戶體驗(yàn)。

那么雙極天線有什么特點(diǎn)呢？

雙極天線又被稱為水平對(duì)稱振子，其通常的假設(shè)方式有水平架設(shè)、倒 V 架設(shè)和正 V 架設(shè)三種。其是在通信距離不超過(guò) 500~600km 的電離層波通信中廣泛使用的天線。

其具有以下特點(diǎn)：

一、陣因子隨仰角△（仰角是觀察點(diǎn)方向與水平面夾角）的變化而改變，且因架設(shè)高度而異。

二、由于元函數(shù)在垂直面內(nèi)與仰角△無(wú)關(guān)，所以可以改變架設(shè)高度來(lái)控制垂直面內(nèi)的方向圖。

三、無(wú)論 H/λ為何值，沿地面方向輻射為零，H 為架設(shè)高度。

四、當(dāng) H/λ＜0.25 時(shí)，在△=60°~90°范圍內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)變化不大，均接近△=90°方向上的最大值，此時(shí)天線具有高仰角輻射性能，稱此種天線為高射天線，它通常應(yīng)用在距離為 300km 范圍內(nèi)的天波通信（電離層通信）。

五、隨著 H/λ的增加，波瓣數(shù)開(kāi)始增多。最靠近地面的波瓣的最大輻射方向的仰角隨 H/λ的增加而減小，這時(shí)天波通信的距離也越遠(yuǎn)，△=arcsin（λ/2H），應(yīng)讓最大輻射方向的仰角等于天波通信所需仰角（所需仰角可以根據(jù)通信距離 d 與電離層高度 Hc 來(lái)決定）。因此可以求出天線架設(shè)高度 H=λ/4sin（△），可見(jiàn)，利用天波通信時(shí)，通信距離越遠(yuǎn)，通信仰角越低，要求天線架設(shè)越高。

六、當(dāng)?shù)孛娌皇抢硐雽?dǎo)體時(shí)，不同的架設(shè)高度的垂直平面方向圖其變化規(guī)律與理想導(dǎo)體時(shí)幾乎完全一致，所不同的主要是場(chǎng)強(qiáng)極大值變小，零點(diǎn)消失，最大輻射方向稍有偏移。

七、當(dāng)架設(shè)高度一定時(shí)，指定仰角下的水平歸一化方向圖與自由空間對(duì)稱振子的相同，仰角越大，振子在水平面的方向圖越不明顯。

八、若忽略實(shí)際地面對(duì)輻射電阻的影響，最大方向系數(shù)可達(dá)到自由空間的四倍，在實(shí)際地面的情況下，方向性函數(shù)最大值是自由空間的 1.7~1.9 倍，方向系數(shù) D 約為 2.9~3.6 倍左右。

雙極天線尺寸選擇：

雙極天線的結(jié)構(gòu)有振子長(zhǎng)度 L（單臂），加高 H 和振子直徑 d。天線在工作頻段內(nèi)為保證在垂直振子軸的平面內(nèi)有最強(qiáng)的輻射，必須使 L≤0.625λmin，λmin 為最短工作波長(zhǎng)，即最高工作頻率對(duì)應(yīng)的工作波長(zhǎng)。為保證饋線上的行波系數(shù)不過(guò)低，L 不宜過(guò)短，一般應(yīng)該使 L≥0.2λmax，λmax 為最長(zhǎng)工作波長(zhǎng)，即最低工作頻率對(duì)應(yīng)的工作波長(zhǎng)。也即選擇：

0.2λmax≤L≤0.625λmax

天線架設(shè)高度 H 的選取原則是，在工作頻段內(nèi)保證通信仰角方向上有足夠強(qiáng)的輻射，若通信距離在 300km 以內(nèi)，可選擇 H/λ=0.1~0.3，但不宜過(guò)低，否則地表波輻射增大，天波輻射能量減小，天線效率降低，通常架設(shè)不宜低于 7~8m，若通信距離遠(yuǎn)時(shí)，根據(jù) H=λ/4sin（△）選擇架設(shè)高度。

排除地面影響，水平架設(shè)的雙極天線方向圖與垂直對(duì)稱振子水平放置時(shí)相同，雙極天線選擇倒 V 架設(shè)或者正 V 架設(shè)時(shí)，其方向圖向 V 字口輻射，V 字底輻射很少。

若考慮地面的影響，水平架設(shè)的雙極天線的方向圖為對(duì)稱振子的一半，并向地面上方輻射，雙極天線選擇倒 V 架設(shè)或者選擇正 V 架設(shè)時(shí)，其方向圖由于地面的反射作用，向地表面上方輻射，只是正 V 架設(shè)比倒 V 架設(shè)時(shí)方向圖裂瓣多一些。

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