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可重构天线设计(2)

可重构天线设计(2)

点击数:7624 次   录入时间:03-04 11:49:50   整理:http://www.55dianzi.com   电子技术
由于两种工作状态下,天线的接地端不同,因此,天线的有效辐射部分也有所不同。当处于X模式时,天线结构中垂直部分的微带线接地,因此,天线的辐射部分应该为水平部分的微带,天线也相应工作在水平极化方式。图3所示为天线在2.44GHz时的射频电流分布图。

从图3可以看出,射频电流主要集中在天线水平方向的微带线上(这印证了前面的分析)。但同时,在中间部分的微带以及天线其他部分也存在射频电流,因此,天线仍会辐射部分垂直极化波。图4所示为天线的两种极化波在XY及YZ平面的方向图。



图4中,Theta表示水平极化方波,Phi表示垂直极化波,从图中可以看出,在XY平面上,水平极化波的平均增益比垂直极化波高35dB以上,而在YZ平面上,水平极化波具有良好的全向性,且平均增益比垂直极化波高约10dB,因此可以判断,水平极化波能量远大于垂直极化波能量,天线工作在水平极化方式下。


当处于Y模式下时,天线结构中水平部分的微带线接地,因此,垂直部分的微带线是天线的有效辐射体,此时天线也相应工作在垂直极化方式下。图3(b)所示为模式Y下天线在2.4GHz的射频电流分布图,从图中可以看出,此时的射频电流主要集中在天线垂直方向的微带线上,天线此时工作在垂直极化方式下。图5所示为该模式下天线两种极化波在XY和YZ平面的方向图。

从图5中可以看出,在XY平面上,垂直极化波的最大增益比水平极化波高37dBi,同时在YZ平面上,垂直极化波也有良好的全向性。其最大增益比水平极化波高12dB,说明在该模式下,天线可良好地辐射垂直极化波,而交叉极化分量很低。



事实上,在两种工作模式下,天线的总体方向图会发生显著变化。在YZ和XZ两个平面上。天线方向图具有良好的全向性,能尽可能的接受各个方向的来波信号;而在XY平面上,天线在两种状态下的方向图显著不同,最大辐射方向会发生明显改变,并且在这个辐射平面上可以实现良好的互补。故在实际应用中,应根据信号波的方向和强度的不同,来实时改变天线状态,调整方向图的最大辐射方向,以有效地提高天线信号的信噪比,提高通信速率和系统容量。

本文提出了一种用于手持移动设备的可重构天线的设计方法,该天线安装了两个RF-PIN开关,可通过一个直流控制电路来控制开关的通断,以使天线工作在垂直极化或水平极化方式,同时也使天线方向图发生变化,从而实现极化方式和方向图的同时重构。仿真结果表明,在两种状态下,该天线的-10dB带宽均可达到240MHz。而且通过开关状态的切换,还可以使天线在水平和垂直线极化方式之间切换,并使天线辐射方向图的主瓣方向也偏转150°。该天线结构紧凑,面积小,易于制造,可用于移动终端的多天线系统,因此在移动通信系统中有良好的应用价值。

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