手持式和便攜式無線產品，如智能手機和可穿戴設備依靠微小的芯片、貼片和印制線天線，可放置在設備。盡管這些小型器件解決了在小尺寸系統中攜帶多頻帶天線陣列的問題，但它們也引入了輻射效率下降、阻抗匹配以及與附近物體和人體的交互等相關問題。

為解決這些問題，設計人員開始采用新的設計和電路方法，讓這些天線不只成為一個獨立的元器件，而是成為能夠化解上述諸多設計挑戰的動態天線子系統的一部分。這一設計轉變需要進行大量仿真和分析，而不斷改進的場解算器軟件可以滿足這一需求。

芯片、貼片天線提供了折衷之選

從傳統的外部鞭形或短截天線過渡至芯片和貼片天線的原因很多，首當其沖的是外部天線存在的美觀性和易折性問題。從性能的角度而言，智能手機等設備在給定的頻帶往往需要多個天線才能提供天線分集，進而改善性能。此外，多頻帶設備（尤其是與新興的 5G 標準兼容的設備）在其必須支持的每個頻帶，都需要單獨的獨立式天線。盡管有這么多原因，但芯片和貼片天線也有自身的短板。

芯片天線使用多層陶瓷結構構成在目標頻率諧振的元器件（圖 1）。與其他所有表面貼裝元器件一樣，它們的尺寸很小，可以輕松地貼裝在 PC 板上。

圖 1：沒有體積小、成本低且易于應用的陶瓷芯片天線，許多便攜式無線設備將無從實現。圖中顯示的是 Johanson Technology 2450AT18B100E，位于廣泛使用的 2.4 至 2.5 GHz 頻段的中間位置。

我們用兩個例子來說明它們的特性。Johanson Technology 2450AT18B100E 是適用于 2.4 至 2.5 千兆赫 (GHz) 頻段的 1.6 x 3.2 mm 芯片天線，盡管它的體積很小，卻能提供近乎全向的輻射模式，而無需考慮方向（圖 2）。類似這樣的天線在便攜式和手持無線設備中已得到廣泛的成功應用。盡管芯片天線自身很簡單，但設計人員必須將相關的驅動器電路與其 50 ? 標準阻抗相匹配。當在分集架構中使用多個芯片天線時，這可能成為一大難題。

圖 2：Johanson 描述了芯片天線在全部三個軸（自上而下分別為：a) XY、b) XZ 和 c) YZ）上的輻射模式；請注意，該模式在所有三個軸上近乎全向。

另一款芯片天線是 Taiyo Yuden AF216M245001-T，用于仿真同樣適合 2.4 至 2.5 GHz 頻帶的單極螺旋形天線。該天線的尺寸為 2.5 x 1.6 mm，同樣具有近乎全向的特征，并且可在 2.45 GHz 至 2.7 GHz 頻帶保持低于 2:1 的 VSWR（圖 3）。

圖 3：Taiyo Yuden 的 AF216M245001-T 芯片天線可在其主要工作帶寬 2.45 GHz 至 2.7 GHz 范圍內保持 2:1 的 VSWR。

由于芯片天線具有成本低、體積小和易于使用等特點，它們看起來是可滿足眾多無線需求的最優解決方案。盡管很多情況下的確如此，但在現實中，與所有元器件一樣，芯片天線也有自己的短板。在此案例中，它們的典型效率相對較低，僅為 40% 至 50%，而且容易受周邊的固定和變化條件影響，包括 PC 板布局、附近的元器件和用戶等。

芯片天線的替代產品是貼片天線（圖 4）。盡管它的尺寸比芯片設計要大，但相當扁平，因此往往能夠沿產品外殼的內側放置，遠離元器件和其他輻射模式失真源。