用于MIMO系統的三頻段天線(xiàn)陣

每天都有新的用戶(hù)對服務(wù)和數據傳輸速度提出新的要求。多頻天線(xiàn)的發(fā)展已成為擴展手機性能的一種通用方法，而MIMO技術(shù)可提高手機的傳輸性能。目前多是使用PIFA作為手機的內置天線(xiàn)。一些文獻專(zhuān)注于設計多頻天線(xiàn)。另外一些文獻致力于減少天線(xiàn)的耦合。當天線(xiàn)工作于不同的頻率時(shí)，盡管天線(xiàn)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(dòng)電話(huà)PCB上，兩個(gè)PIFA天線(xiàn)分別工作在GSM 900和DCS1800上，在饋電點(diǎn)插入高Q值的LC電路可以形成一個(gè)在工作頻段內使彼此隔離的濾波器，這個(gè)方法可以有效地去耦合提高效率，但會(huì )減小帶寬。當天線(xiàn)工作在同一頻率時(shí)，無(wú)法使用LC電路去耦，這時(shí)需要采用其他方法。EBG可以抑制天線(xiàn)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(gè)新的觀(guān)點(diǎn)：通過(guò)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(gè)天線(xiàn)相連的連接帶可以用來(lái)提高天線(xiàn)的隔離度。這條微帶線(xiàn)通過(guò)將天線(xiàn)的某些能量轉移到另外的天線(xiàn)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(xiàn)，這是因為單頻天線(xiàn)結構簡(jiǎn)單，實(shí)現去耦相對容易。另外一些文獻介紹的天線(xiàn)大多工作在高頻，高頻天線(xiàn)結構尺寸小，所以相同情況下，高頻天線(xiàn)的耦合要小很多。本文側重研究多頻天線(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)設計

由于手機尺寸有限，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 )有很強的電磁耦合。

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。

另外一種是使用FR4材料以及小地板來(lái)減小耦合，天線(xiàn)結構如圖8所示，天線(xiàn)陣的S參數仿真結果如圖9所示?？梢钥闯?，在整個(gè)工作頻段內，天線(xiàn)陣實(shí)現了低于15 dB的隔離度，并實(shí)現了較好的匹配效果。

2 結束語(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。仿真結果顯示，在工作頻帶內可以獲得15 dB的隔離度而不明顯影響輻射單元方向圖。