《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設計 > 設計應用 > 用于MIMO系統(tǒng)的三頻段天線陣設計
用于MIMO系統(tǒng)的三頻段天線陣設計
摘要: 本文介紹一個可用于MIMO的二元PIFA天線陣,,其中每個天線單元工作于3個頻段,。提出了兩種方法來減小天線間的隔離度。一種是使用懸空且和兩個天線相連的連接帶,。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。
Abstract:
Key words :

      每天都有新的用戶對服務和數(shù)據(jù)傳輸速度提出新的要求,。多頻天線的發(fā)展已成為擴展手機性能的一種通用方法,,而MIMO技術可提高手機的傳輸性能。目前多是使用PIFA作為手機的內(nèi)置天線,。一些文獻專注于設計多頻天線,。另外一些文獻致力于減少天線的耦合。當天線工作于不同的頻率時,,盡管天線之間的距離很近,,依然可以獲得很好的隔離度。在文獻中,,在典型的移動電話PCB上,,兩個PIFA天線分別工作在GSM 900和DCS1800上,在饋電點插入高Q值的LC電路可以形成一個在工作頻段內(nèi)使彼此隔離的濾波器,這個方法可以有效地去耦合提高效率,,但會減小帶寬,。當天線工作在同一頻率時,無法使用LC電路去耦,,這時需要采用其他方法,。EBG可以抑制天線之間的表面波,地板附加措施可以抑制地板表面的電流,。文獻提出了一個新的觀點:通過計算,,使用傳導電流補償極化電流。在文獻中,,一種懸空的,,和兩個天線相連的連接帶可以用來提高天線的隔離度。這條微帶線通過將天線的某些能量轉(zhuǎn)移到另外的天線達到抵消耦合影響的目的,。

  在介紹如何去耦的文獻中,多為單頻天線,,這是因為單頻天線結(jié)構(gòu)簡單,,實現(xiàn)去耦相對容易。另外一些文獻介紹的天線大多工作在高頻,,高頻天線結(jié)構(gòu)尺寸小,,所以相同情況下,高頻天線的耦合要小很多,。本文側(cè)重研究多頻天線,,特別是覆蓋較低工作頻段的多頻天線,其中介紹的天線陣實現(xiàn)3個頻段(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,并給出了多頻天線的工作特性,。

  1 天線設計

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

放置天線的兩種方法

圖1 放置天線的兩種方法

兩種放置天線的S參數(shù)

圖2 兩種放置天線的S參數(shù)

天線被連接帶相連時的俯視圖

圖3 天線被連接帶相連時的俯視圖

表1 連接帶的設計參數(shù)

 連接帶的設計參數(shù)

  雖然選擇了最好的方式來放置天線,,但耦合依然很大,。一種方法是使用懸空且和兩個天線相連的連接帶來減小耦合。天線的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的耦合度,。圖5~圖7所示給出了天線在3個工作頻段時的方向圖。

天線的S參數(shù)特性

圖4 天線的S參數(shù)特性

低頻頻段的方向圖(f=0.9Ghz)

圖5 低頻頻段的方向圖(f=0.9Ghz)

 中頻頻段的方向圖(f=1.8Ghz)

圖6 中頻頻段的方向圖(f=1.8Ghz)

低頻頻段的方向圖(f=2.45Ghz)

圖7 低頻頻段的方向圖(f=2.45Ghz)

 

  另外一種是使用FR4材料以及小地板來減小耦合,,天線結(jié)構(gòu)如圖8所示,,天線陣的S參數(shù)仿真結(jié)果如圖9所示??梢钥闯?,在整個工作頻段內(nèi),天線陣實現(xiàn)了低于15 dB的隔離度,,并實現(xiàn)了較好的匹配效果,。

使用FR4材料以及小地板的天線陣

圖8 使用FR4材料以及小地板的天線陣

天線陣的S參數(shù)仿真

圖9 天線陣的S參數(shù)仿真

  2 結(jié)束語

  本文介紹一個可用于MIMO的二元PIFA天線陣,其中每個天線單元工作于3個頻段,。提出了兩種方法來減小天線間的隔離度,。一種是使用懸空且和兩個天線相連的連接帶。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。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),,未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載,。