蘋果公司公布了一項專利申請，該專利使用雙極天線提供超寬帶通信技術（UWB），可改善通信電路。超寬帶通信技術可應用于傳感器數據收集、精確定位和跟蹤應用程序等。該項專利與 iPhone 手機有關，將首先在 iPhone 11 上實現，可以利用雙極天線改善通信 電路，實現超寬帶（UWB）通信。超寬帶傳統上用于非合作雷達成像，最近也應用傳感器數據收集、精確定位與跟蹤等應用。

圖片來源：patentlyapple.com

此前，蘋果曾與恩智浦合作開發了 CarKey 來解鎖寶馬車門，未來，超寬帶通信技術可應用于 CarKey。CounterpointResearch 的分析師 NeilShah 認為，蘋果用戶使用 ATM 機、銷售終端等設備進行金融交易時也可應用超寬帶通信技術。此外，商場和機場的室內導航、智能家居等不同領域均有希望搭載這項技術。

雙極天線，亦稱“偶極天線”。一種簡單垢對稱天線。短波電臺和超短波電臺常用的天線之一。短波電臺進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，長度一般為工作波長的二分之一，輻射電波的最強方向是在天線軸的垂直平面上。主要優點是結構簡單，攜帶、架設和撤收方便，方向性不強，適于野戰條件下使用。主要缺點是輸入阻抗變化大，波段性能差。

超寬帶通信技術具有抗干擾、傳輸速率高、系統容量大、發射功率低、保密性好、通信距離短、成本較低、便攜等優點，且從字面上可以看出，其帶寬極寬，能夠和窄帶通信系統同時工作且互不干擾。

有以上特性加持，蘋果 CarKey 用戶可以放心使用數字汽車鑰匙進行車輛解鎖，會在更加安全的情況下完成用戶體驗。

那么雙極天線有什么特點呢？

雙極天線又被稱為水平對稱振子，其通常的假設方式有水平架設、倒 V 架設和正 V 架設三種。其是在通信距離不超過 500~600km 的電離層波通信中廣泛使用的天線。

其具有以下特點：

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

二、由于元函數在垂直面內與仰角△無關，所以可以改變架設高度來控制垂直面內的方向圖。

三、無論 H/λ為何值，沿地面方向輻射為零，H 為架設高度。

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

五、隨著 H/λ的增加，波瓣數開始增多。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，這時天波通信的距離也越遠，△=arcsin（λ/2H），應讓最大輻射方向的仰角等于天波通信所需仰角（所需仰角可以根據通信距離 d 與電離層高度 Hc 來決定）。因此可以求出天線架設高度 H=λ/4sin（△），可見，利用天波通信時，通信距離越遠，通信仰角越低，要求天線架設越高。

六、當地面不是理想導體時，不同的架設高度的垂直平面方向圖其變化規律與理想導體時幾乎完全一致，所不同的主要是場強極大值變小，零點消失，最大輻射方向稍有偏移。

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

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

雙極天線尺寸選擇：

雙極天線的結構有振子長度 L（單臂），加高 H 和振子直徑 d。天線在工作頻段內為保證在垂直振子軸的平面內有最強的輻射，必須使 L≤0.625λmin，λmin 為最短工作波長，即最高工作頻率對應的工作波長。為保證饋線上的行波系數不過低，L 不宜過短，一般應該使 L≥0.2λmax，λmax 為最長工作波長，即最低工作頻率對應的工作波長。也即選擇：

0.2λmax≤L≤0.625λmax

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

排除地面影響，水平架設的雙極天線方向圖與垂直對稱振子水平放置時相同，雙極天線選擇倒 V 架設或者正 V 架設時，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，水平架設的雙極天線的方向圖為對稱振子的一半，并向地面上方輻射，雙極天線選擇倒 V 架設或者選擇正 V 架設時，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 架設比倒 V 架設時方向圖裂瓣多一些。

編輯：hfy