具有藍牙功能的三頻單極子手機天線(xiàn)仿真分析

1 引言

隨著(zhù)現代通信的發(fā)展和IEEE 802. 11b/ g (2.4 GHz～2.48 GHz) 標準的提出,藍牙通信技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展?，F在，除手機外，許多電子廠(chǎng)商在多種產(chǎn)品中都集成了藍牙功能，如筆記本、MP3，甚至電視機等等，且由于藍牙通信協(xié)議的統一標準，它們都能與藍牙手機進(jìn)行無(wú)障礙實(shí)時(shí)通信，藍牙通信平臺已經(jīng)日漸壯大，因此藍牙已經(jīng)是現代手機不可或缺的主要功能之一。伴隨著(zhù)手機小型化的發(fā)展，具有藍牙通信頻段的小型化內置手機天線(xiàn)也必將得到廣泛應用。

本文利用單極子天線(xiàn)可折疊、寬帶寬、H面全向等優(yōu)點(diǎn)，利用DESIGNER軟件防真，設計了一款具有三個(gè)工作頻帶的小型化單極子手機內置天線(xiàn)。天線(xiàn)的工作頻率完全覆蓋了GSM900M（890MHz~915MHz），DCS1800M（1.71GHz~1.88GHz），Bluetooth（2.4 GHz ~2.48 GHz）的所有頻率。而且，由于采用空間折疊的方法，天線(xiàn)尺寸得到了有效的減小，天線(xiàn)主體尺寸僅為20mm×10mm×5mm，非常適用于小型化內置手機天線(xiàn)。

2 天線(xiàn)設計

對于內置天線(xiàn)來(lái)說(shuō)，手機電路板對天線(xiàn)諧振頻率的影響是不可忽略的。因此手機內置天線(xiàn)的設計必須考慮電路板存在的影響。這里使用接地的RF4基帶板來(lái)模擬手機電路板，電路板的設計尺寸為90mm×45mm，基版背面的接地板尺寸為76mm×45mm，天線(xiàn)位于電路板的右上方，具體位置如圖1所示。圖2為天線(xiàn)主體部分結構示意圖。在仿真中，天線(xiàn)通過(guò)背面同軸接頭實(shí)現饋電，實(shí)際中也可以從電路板上的微帶接頭處直接饋電。

圖1 手機基版及天線(xiàn)位置示意圖

(a) 右側面

(b) 左側面

圖2 天線(xiàn)結構示意圖

單極子天線(xiàn)設計中，首先要確定天線(xiàn)貼片最大電尺寸，保持在最低工作頻率的四分之一波長(cháng)附近。之后，將天線(xiàn)在一定空間上進(jìn)行折疊，一般單極子貼片天線(xiàn)都會(huì )出現兩個(gè)諧振頻率：二分之一波長(cháng)諧振和四分之一波長(cháng)諧振。然后，在折疊天線(xiàn)上添加另一個(gè)四分之一波長(cháng)諧振枝節，實(shí)現第3個(gè)諧振頻率。加入此枝節后，會(huì )令第一諧振頻率向低頻移動(dòng)，適當減小貼片長(cháng)度使第一個(gè)諧和第三個(gè)諧振頻率固定在所需要頻率處，這里設計頻率為0.9GHz和2.45GHz。

天線(xiàn)的第一諧振頻率為四分之一波長(cháng)諧振，第二個(gè)諧振頻率因折疊方式的不同而發(fā)生變化，一般為四周折疊的尺寸比例越大頻點(diǎn)越高。而當此諧振點(diǎn)大于所需頻率時(shí)可在側面加枝節來(lái)拉低諧振頻率，如圖2所示枝節B即為調節第二諧振頻率的匹配枝節。這里所設計的天線(xiàn)在側面無(wú)枝節時(shí)兩個(gè)諧振頻率分別為0.9GHz和1.97GHz，在左側面加枝節B后可將第二諧振點(diǎn)調節至1.8GHz。