高效率LTE小蜂窩基站天線(xiàn)設計方案

測量

最后，天線(xiàn)原型在Pulse公司進(jìn)行制造和測量。圖10用Smith圖顯示了沒(méi)用匹配電路時(shí)端口的仿真與測量阻抗。這里的端口1在絕大部分理想帶寬上得到了完美匹配。

圖10：沒(méi)有匹配電路時(shí)仿真(虛線(xiàn))和測量(實(shí)線(xiàn))得到的端口阻抗。

圖11a和11b顯示了有和沒(méi)有匹配電路時(shí)測量到的原型反射損耗和隔離值。圖12顯示了有匹配電路時(shí)的相應結果，圖13顯示端口2的諧振增強時(shí)隔離性能將變差。仿真和測量之間的一致性總體來(lái)看是不錯的。

圖11a：有匹配電路時(shí)測量得到的反射損耗和隔離值。

圖11b：沒(méi)有匹配電路時(shí)測量得到的反射損耗和隔離值。

圖12：有匹配電路時(shí)的仿真(虛線(xiàn))和測量(實(shí)線(xiàn))得到的端口阻抗。

圖13：最終設計中的端口隔離性能，其中虛線(xiàn)為仿真結果，實(shí)線(xiàn)為測量結果。

主 要出于教育的目的，可以仔細觀(guān)察圖14所示的仿真和測量數據之間的頻率偏差做進(jìn)一步研究。對分立元件公差的統計分析展示了相對穩定的性能。不過(guò)饋線(xiàn)長(cháng)度出 現1.25mm或兩度的變化足以解釋這個(gè)差異。這也表明必須仔細考慮結構的尺寸以及如何將這個(gè)饋線(xiàn)長(cháng)度用作調整匹配天線(xiàn)頻率(通常幾十兆赫茲)的一種直接 方式。最后，測量數據確認，設計的匹配電路可以將端口2的輻射效率提高20%以上，天線(xiàn)增益提高約2dB。

圖14：有匹配元件時(shí)的端口2反射損耗。實(shí)線(xiàn)是測量結果。紅色虛線(xiàn)是仿真結果，顯示了由于元件公差引起的統計分析結果。藍色虛線(xiàn)是饋線(xiàn)加長(cháng)1.25mm后的仿真結果。

本文小結

本文介紹的虛擬軟件設計方法提供了一種“第一遍就正確”的匹配電路設計流程，與傳統方法相比它具有更高的效率和成本效益，為天線(xiàn)設計師提供了天線(xiàn)頻率調諧的量化指南，可確保他們設計出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。Pulse公司為LTE小蜂窩基站設計的創(chuàng )新性雙饋線(xiàn)單輻射器孔徑耦合片狀天線(xiàn)就是應用這種方法的一個(gè)極好例子。

圖15：端口1的總體輻射圖案。

關(guān)于作者

Kimmo Honkanen，Pulse Electronics公司射頻工程師

Kimmo Honkanen 2006年畢業(yè)于科亞尼理工學(xué)院通信與傳輸專(zhuān)業(yè)，擁有信息科技學(xué)士學(xué)位。他在位于芬蘭比克希市的Pulse Electronics公司已經(jīng)做了5年的射頻工程師。

Jussi Rahola，Optenni公司管理總監

Jussi Rahola在1996年獲得了芬蘭阿爾托大學(xué)數字數學(xué)專(zhuān)業(yè)的博士學(xué)位。他以前曾就職于芬蘭科技信息中心和芬蘭的諾基亞研究中心。2009年至今他一直擔任Optenni有限公司的管理總監，專(zhuān)門(mén)從事Optenni Lab匹配電路優(yōu)化軟件的開(kāi)發(fā)。

Jaakko Juntunen博士，AWR歐洲公司電磁應用部門(mén)負責人

Jaakko Juntunen在1995年獲得赫爾辛基大學(xué)數學(xué)和應用物理的碩士學(xué)位，并在2001年拿到博士學(xué)位，曾發(fā)表過(guò)一篇研究有限差時(shí)域(FDTD)方法的論文。