手持移動終端的可重構(gòu)天線設(shè)計

從圖3可以看出，射頻電流主要集中在天線水平方向的微帶線上(這印證了前面的分析)。但同時，在中間部分的微帶以及天線其他部分也存在射頻電流，因此，天線仍會輻射部分垂直極化波。圖4所示為天線的兩種極化波在XY及YZ平面的方向圖。

圖4中，Theta表示水平極化方波，Phi表示垂直極化波，從圖中可以看出，在XY平面上，水平極化波的平均增益比垂直極化波高35 dB以上，而在YZ平面上，水平極化波具有良好的全向性，且平均增益比垂直極化波高約10 dB，因此可以判斷，水平極化波能量遠(yuǎn)大于垂直極化波能量，天線工作在水平極化方式下。

圖4 天線在模式X下的兩種極化波在XY和YZ平面的方向圖

當(dāng)處于Y模式下時，天線結(jié)構(gòu)中水平部分的微帶線接地，因此，垂直部分的微帶線是天線的有效輻射體，此時天線也相應(yīng)工作在垂直極化方式下。圖3(b)所示為模式Y(jié)下天線在2．4 GHz的射頻電流分布圖，從圖中可以看出，此時的射頻電流主要集中在天線垂直方向的微帶線上，天線此時工作在垂直極化方式下。圖5所示為該模式下天線兩種極化波在XY和YZ平面的方向圖。

從圖5中可以看出，在XY平面上，垂直極化波的最大增益比水平極化波高37 dBi，同時在YZ平面上，垂直極化波也有良好的全向性。其最大增益比水平極化波高12 dB，說明在該模式下，天線可良好地輻射垂直極化波，而交叉極化分量很低。

圖5 天線在模式Y(jié)下的兩種極化波在XY和YZ平面的方向圖

事實上，在兩種工作模式下，天線的總體方向圖會發(fā)生顯著變化。在YZ和XZ兩個平面上。天線方向圖具有良好的全向性，能盡可能的接受各個方向的來波信號；而在XY平面上，天線在兩種狀態(tài)下的方向圖顯著不同，最大輻射方向會發(fā)生明顯改變，并且在這個輻射平面上可以實現(xiàn)良好的互補。故在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)信號波的方向和強度的不同，來實時改變天線狀態(tài)，調(diào)整方向圖的最大輻射方向，以有效地提高天線信號的信噪比，提高通信速率和系統(tǒng)容量。

3 結(jié)束語

本文提出了一種用于手持移動設(shè)備的可重構(gòu)天線的設(shè)計方法，該天線安裝了兩個RF-PIN開關(guān)，可通過一個直流控制電路來控制開關(guān)的通斷，以使天線工作在垂直極化或水平極化方式，同時也使天線方向圖發(fā)生變化，從而實現(xiàn)極化方式和方向圖的同時重構(gòu)。仿真結(jié)果表明，在兩種狀態(tài)下，該天線的-10 dB帶寬均可達(dá)到240 MHz。而且通過開關(guān)狀態(tài)的切換，還可以使天線在水平和垂直線極化方式之間切換，并使天線輻射方向圖的主瓣方向也偏轉(zhuǎn)150°。該天線結(jié)構(gòu)緊湊，面積小，易于制造，可用于移動終端的多天線系統(tǒng)，因此在移動通信系統(tǒng)中有良好的應(yīng)用價值。