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用于MIMO的二元PIFA天線(xiàn)陣 - 全文

2011年05月04日 11:23 電子科技 作者:胡國(guó)慶 劉英 龔書(shū) 用戶(hù)評(píng)論(0

  本文側(cè)重研究多頻天線(xiàn),特別是覆蓋較低工作頻段的多頻天線(xiàn),其中介紹的天線(xiàn)陣實(shí)現(xiàn)3個(gè)頻段(885~915 MHz,1 760~1 870 MHz和2 450~2 510 MHz)的工作特性,最低頻段可以覆蓋到900 MHz,并給出了多頻天線(xiàn)的工作特性。

  1 天線(xiàn)設(shè)計(jì)

  由于手機(jī)尺寸有限,需選擇尺寸小的三頻天線(xiàn)作為天線(xiàn)單元。這里選擇D.Kim在文獻(xiàn)里介紹的一款3頻天線(xiàn)。如圖1所示,有兩種方法放置天線(xiàn)。當(dāng)短邊相鄰時(shí),雖然天線(xiàn)的間距較小,但是它們的隔離度更高。一個(gè)簡(jiǎn)單的解釋是由于PIFA天線(xiàn)上的電流和電壓分布。在天線(xiàn)的開(kāi)路端,電流為零,電壓和電量最大。如果天線(xiàn)的開(kāi)路段很近,如圖1(b)所示,那么它們之間就會(huì)有很強(qiáng)的電磁耦合

  

 放置天線(xiàn)的兩種方法

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  圖1 放置天線(xiàn)的兩種方法

  

兩種放置天線(xiàn)的S參數(shù)

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  圖2 兩種放置天線(xiàn)的S參數(shù)

  

天線(xiàn)被連接帶相連時(shí)的俯視圖

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  圖3 天線(xiàn)被連接帶相連時(shí)的俯視圖

  表1 連接帶的設(shè)計(jì)參數(shù)

  

 連接帶的設(shè)計(jì)參數(shù)

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  雖然選擇了最好的方式來(lái)放置天線(xiàn),但耦合依然很大。一種方法是使用懸空且和兩個(gè)天線(xiàn)相連的連接帶來(lái)減小耦合。天線(xiàn)的S參數(shù)特性如圖4所示,可以看出連接帶可明顯降低天線(xiàn)的耦合度。圖5~圖7所示給出了天線(xiàn)在3個(gè)工作頻段時(shí)的方向圖。

  

天線(xiàn)的S參數(shù)特性

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  圖4 天線(xiàn)的S參數(shù)特性

  

低頻頻段的方向圖

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  圖5 低頻頻段的方向圖(f=0.9Ghz)

  

中頻頻段的方向圖

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  圖6 中頻頻段的方向圖(f=1.8Ghz)

  

低頻頻段的方向圖

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  圖7 低頻頻段的方向圖(f=2.45Ghz)

  另外一種是使用FR4材料以及小地板來(lái)減小耦合,天線(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖8所示,天線(xiàn)陣的S參數(shù)仿真結(jié)果如圖9所示。可以看出,在整個(gè)工作頻段內(nèi),天線(xiàn)陣實(shí)現(xiàn)了低于15 dB的隔離度,并實(shí)現(xiàn)了較好的匹配效果。

  

使用FR4材料以及小地板的天線(xiàn)陣

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  圖8 使用FR4材料以及小地板的天線(xiàn)陣

  

天線(xiàn)陣的S參數(shù)仿真

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  圖9 天線(xiàn)陣的S參數(shù)仿真

  2 結(jié)束語(yǔ)

  本文介紹一個(gè)可用于MIMO的二元PIFA天線(xiàn)陣,其中每個(gè)天線(xiàn)單元工作于3個(gè)頻段。提出了兩種方法來(lái)減小天線(xiàn)間的隔離度。一種是使用懸空且和兩個(gè)天線(xiàn)相連的連接帶。另外一種是使用FR4材料以及小地板。仿真結(jié)果顯示,在工作頻帶內(nèi)可以獲得15 dB的隔離度而不明顯影響輻射單元方向圖。

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