一種新型小型雙頻手機(jī)內(nèi)置天線

《一種新型小型雙頻手機(jī)內(nèi)置天線》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、一種新型小型雙頻手機(jī)內(nèi)置天線第30卷第1期杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.30,No.1　　2010年02月Journal　of　Hangzhou　Dianzi　UniversityFeb.2010　一種新型小型雙頻內(nèi)置天線李　慧,官伯然(杭州電子科技大學(xué)電子信息學(xué)院,浙江杭州310018)收稿日期:2009-03-20基金項(xiàng)目:浙江省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(C21020)簡介:李慧(1983-),女,湖北孝感人,在讀研究生,電磁場與微波技術(shù).:該文介紹了一種小型法向模螺旋天線。此天線能工作在GSM和DCS兩個

2、頻段,帶寬分別為8.69%和9.45%。小型螺旋天線外部加載介電常數(shù)為2.5介質(zhì)作為天線罩,饋電采用50Ω同軸饋線。在不需要匹配X絡(luò)情況下,帶內(nèi)天線的回波損耗和天線增益均能基本滿足雙頻的需要。關(guān)鍵詞:螺旋天線;法向模;天線;雙頻:TN401　　　　　:A　　　　　:1001-9146(2010)01-0001-040　引　言隨著軍事及民用通信的發(fā)展,通信設(shè)備的小型化要求進(jìn)一步提高,對天線小型化技術(shù)也有了更高的要求[1]。法向模螺旋天線是實(shí)現(xiàn)天線小型化的主要技術(shù)之一[2]。法向模螺旋天線(又稱基模螺旋天

3、線),它可有效的降低天線的高度,實(shí)現(xiàn)天線的小型化。天線的研究,大多以平面倒F天線為主,螺旋天線作為天線的研究不是很廣泛。本文設(shè)計(jì)了一種能諧振于GSM和DCS的螺旋天線[3],它具有特殊的螺旋天線結(jié)構(gòu),半徑于波長之比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.18,為一種法向模螺旋天線。內(nèi)嵌于介電常數(shù)為2.5的介質(zhì)中,它具有體積小,重量輕,能方便的置于內(nèi)部。1　法向模螺旋天線典型的螺旋天為圓柱形螺旋天線,使用金屬導(dǎo)線(或金屬管帶)繞制成螺旋結(jié)構(gòu)的行波天線,如圖1所示,通常使用同軸線饋電。其結(jié)構(gòu)內(nèi)的各個參數(shù):D為螺旋天線的直徑;C=πD

4、為螺旋天線的圓周長;S=Ctana為每圈的螺距;a為斜度角;L=C2+S2為一圈的長度;N為圈數(shù);h=NS為高度(軸向高)d為螺旋天線導(dǎo)體的直徑將天線的每一匝近似為一小環(huán)和一理想偶極子組合,如圖2所示。螺旋由于多匝線圈纏繞的結(jié)果,增大了感性阻抗,因此容易實(shí)現(xiàn)自諧振,當(dāng)自諧振時,它沿螺旋軸的長度較之常規(guī)的單極天線自諧振長度要短的多,利用這一特性制作細(xì)螺旋天線,其整個天線系統(tǒng)的效率可以相比同長度的常規(guī)單極子天線高出許多。螺旋天線輻射特性基本上取決于螺旋直徑與波長之比D/λ,當(dāng)D<<λ(D/λ&

5、lt;0.18)時,最大輻射角垂直于螺旋軸向稱為法向模[3],在蜂窩移動天線應(yīng)用中螺旋天線均為法向模。同時,法向模螺旋天線是一種慢波結(jié)構(gòu)的行波天線,由于電磁波沿螺旋天線傳播的相速比光速慢,所以諧振長度可以縮短[4]。法向模螺旋天線的缺點(diǎn)之一是輸入阻抗比較低,為了與常見50Ω和75Ω同軸線匹配,常需要進(jìn)行匹配改進(jìn)。饋電通常可采用如圖3所示3種方式。由于小型化設(shè)計(jì)的要求,在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮匹配X絡(luò)的實(shí)現(xiàn)?！　　　D1　螺旋天線結(jié)構(gòu)　　　　　　　　　圖2　近似螺旋天線示意圖圖3　同軸饋電匹配方式2　天線設(shè)計(jì)法向

6、模螺旋天線的設(shè)計(jì)一般是先取定螺旋直徑D和單位長度的圈數(shù)N(N=1/S)計(jì)算其相對傳播常數(shù)[5]約為,C為波在真空中的速度,vz為沿螺旋軸線傳輸波速:　　　　　　p=Cvz≈1+20(ND)2.5(D/λ)0.5(1)則相應(yīng)的沿螺旋軸線傳輸波長λz為:　　　　　　λz≈λ/P(2)這種法向模螺旋天線多用作垂直極化方式,以取代車載或船載的垂直鞭天線,使天線的垂直高度大大降低。顯然,諧振與四分之一波長的螺旋天線長度為:　　　　　　L=λz4≈λ41+20(ND)2.5(D/λ)0.5(3)可見,能大大縮短天

7、線的長度。由式3可得:　　　　　　(λ4L)2=1+20(ND)2.5(D/λ)0.5(4)若考慮到L=ns=n/N,將4右端的因子1忽略不計(jì),于是有:　　　　　　(λ4L)2=20(ND)2.5(D/λ)0.5(5)當(dāng)已知D和L,就可以通過上式求得法向模螺旋天線的總?cè)?shù)n為:　　　　　　n≈λ10D(1D)0.2(6)　　　　　　n≈30f(MHz)D(1D)0.2(7)2　　　　　　　　　　　　　杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)　　　　　　　　　　　　　2010年設(shè)計(jì)的天線,首先設(shè)計(jì)的天線是法向模結(jié)構(gòu),所以需

8、要螺旋的半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作頻段的波長,選取螺旋天線半徑,選定繞的圈數(shù),一般天線圈數(shù)越多,天線的增益越大,然而對于內(nèi)置天線來說,天線又不能取過長,一般取3～4圈。本文中天線用HFSS建模,內(nèi)置天線的三維模型如圖4所示。該模型由4部分構(gòu)成:天線單元～加載介質(zhì)單元,饋電線部分和接地板等。這4部分共同參與完成電磁波與高頻電流的轉(zhuǎn)換。天線單元由兩段細(xì)鎳絲和銅絲繞成,呈一定螺旋狀,金屬繞線的切面為0.1mm×0.2mm,偶極子由半徑為0.2mm的圓柱構(gòu)成,外部加載介電