O 引言
目前,各種通訊系統(tǒng)發(fā)展的重要方向之一是大容量、多功能、超寬帶。通過進(jìn)步系統(tǒng)容量、增加系統(tǒng)功能、擴(kuò)展系統(tǒng)帶寬,一方面可以滿足日益膨脹的實 際需求,另一方面也可以降低系統(tǒng)本錢。而天線作為各種無線通訊系統(tǒng)的前端,其性能對于通訊系統(tǒng)整體功能具有重要的影響,因此也相應(yīng)的對其提出了諸如多頻、 寬帶、小型化等要求。隨著無線通訊系統(tǒng)的日益復(fù)雜化,單一的傳統(tǒng)天線已經(jīng)不能滿足要求。而多天線設(shè)計固然可以滿足新一代無線通訊系統(tǒng)對天線的高要求,但 是,天線數(shù)目的增多,會使設(shè)備本錢、天線的空間布局等題目凸顯出來。特別是在手持移動設(shè)備上,由于空間有限,使得多天線的設(shè)計異常困難。在這種情況下,可 重構(gòu)天線就具有非常明顯的上風(fēng)。它可在不改變天線的尺寸和結(jié)構(gòu)的情況下在天線的方向圖、工作頻率、極化特性等方面實現(xiàn)重構(gòu),從而使一個天線能夠?qū)崿F(xiàn)多個天 線的功能,適應(yīng)移動終端不同的應(yīng)用環(huán)境和要求。
在天線的方向圖可重構(gòu)方面,目前的研究主要集中在采用八木形式的結(jié)構(gòu)上。即通過開關(guān)控制來改變反射器或引向器的有效諧振長度,從而實現(xiàn)反射或者 引向作用,使天線的輻射方向發(fā)生變化。但是,這種方式需要多個天線。故在手持終端有限的空間下,采用這種方式有很大的困難。另外,在天線極化方式可重構(gòu)方 面,研究的重點也是單貼片的天線,即通過在天線上開槽或者采用多條饋線,并在不同位置安裝開關(guān)來改變開關(guān)的狀態(tài)從而實現(xiàn)極化方式的變化,但是,這種天線的 面積較大,同時采用多條饋線的結(jié)構(gòu)太復(fù)雜,都不適用于實際的移動設(shè)備。
本文提出了一種用于手持移動設(shè)備的可重構(gòu)天線.該天線在適當(dāng)位置安裝了RF-PIN開關(guān),可通過直流控制電路控制開關(guān)的通斷,以使天線以兩種正交的線極化方式工作,同時也使天線的方向圖發(fā)生變化,從而實現(xiàn)極化方式和方向圖的重構(gòu)。該天線結(jié)構(gòu)緊湊,面積小,易于制造,并具有在同一終端安裝多個天線來實現(xiàn)MIMO(多輸進(jìn)多輸出系統(tǒng))的潛力,故在移動終端中有良好的應(yīng)用價值。
1 天線結(jié)構(gòu)與設(shè)計
天線可以與手持設(shè)備電路板集成在一起,安裝在電路板的左上角,其結(jié)構(gòu)和RF-PIN開關(guān)控制電路示意圖如圖1所示。
通常的天線版圖位于介質(zhì)基片的底面,控制電路位于基片的頂面,圖l中的D1、D2為兩個RF-PIN開關(guān);Cl、C2為旁路電容,對高頻信號短 路;L1、L2為電感,對高頻信號開路。二極管和電容通過通孔與底面的天線連接。該天線基片采用厚度為0.8 mm,介電常數(shù)為4.4的FR4材料。水平與垂直的兩個微帶結(jié)構(gòu)通過RF-PIN開關(guān)與電路板地相連,中間的微帶為饋線,并通過同軸電纜直接饋電。微帶天 線的諧振頻率主要取決于微帶線的長度,在一般情況下,在介電常數(shù)為εeff的基片上,微帶線的波導(dǎo)波長約為: