高效率LTE小蜂窩基站天線設(shè)計方案

測量

最后，天線原型在Pulse公司進(jìn)行制造和測量。圖10用Smith圖顯示了沒用匹配電路時端口的仿真與測量阻抗。這里的端口1在絕大部分理想帶寬上得到了完美匹配。

圖10：沒有匹配電路時仿真(虛線)和測量(實線)得到的端口阻抗。

圖11a和11b顯示了有和沒有匹配電路時測量到的原型反射損耗和隔離值。圖12顯示了有匹配電路時的相應(yīng)結(jié)果，圖13顯示端口2的諧振增強(qiáng)時隔離性能將變差。仿真和測量之間的一致性總體來看是不錯的。

圖11a：有匹配電路時測量得到的反射損耗和隔離值。

圖11b：沒有匹配電路時測量得到的反射損耗和隔離值。

圖12：有匹配電路時的仿真(虛線)和測量(實線)得到的端口阻抗。

圖13：最終設(shè)計中的端口隔離性能，其中虛線為仿真結(jié)果，實線為測量結(jié)果。

主 要出于教育的目的，可以仔細(xì)觀察圖14所示的仿真和測量數(shù)據(jù)之間的頻率偏差做進(jìn)一步研究。對分立元件公差的統(tǒng)計分析展示了相對穩(wěn)定的性能。不過饋線長度出 現(xiàn)1.25mm或兩度的變化足以解釋這個差異。這也表明必須仔細(xì)考慮結(jié)構(gòu)的尺寸以及如何將這個饋線長度用作調(diào)整匹配天線頻率(通常幾十兆赫茲)的一種直接 方式。最后，測量數(shù)據(jù)確認(rèn)，設(shè)計的匹配電路可以將端口2的輻射效率提高20%以上，天線增益提高約2dB。

圖14：有匹配元件時的端口2反射損耗。實線是測量結(jié)果。紅色虛線是仿真結(jié)果，顯示了由于元件公差引起的統(tǒng)計分析結(jié)果。藍(lán)色虛線是饋線加長1.25mm后的仿真結(jié)果。

本文小結(jié)

本文介紹的虛擬軟件設(shè)計方法提供了一種“第一遍就正確”的匹配電路設(shè)計流程，與傳統(tǒng)方法相比它具有更高的效率和成本效益，為天線設(shè)計師提供了天線頻率調(diào)諧的量化指南，可確保他們設(shè)計出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。Pulse公司為LTE小蜂窩基站設(shè)計的創(chuàng)新性雙饋線單輻射器孔徑耦合片狀天線就是應(yīng)用這種方法的一個極好例子。

圖15：端口1的總體輻射圖案。

關(guān)于作者

Kimmo Honkanen，Pulse Electronics公司射頻工程師

Kimmo Honkanen 2006年畢業(yè)于科亞尼理工學(xué)院通信與傳輸專業(yè)，擁有信息科技學(xué)士學(xué)位。他在位于芬蘭比克希市的Pulse Electronics公司已經(jīng)做了5年的射頻工程師。

Jussi Rahola，Optenni公司管理總監(jiān)

Jussi Rahola在1996年獲得了芬蘭阿爾托大學(xué)數(shù)字?jǐn)?shù)學(xué)專業(yè)的博士學(xué)位。他以前曾就職于芬蘭科技信息中心和芬蘭的諾基亞研究中心。2009年至今他一直擔(dān)任Optenni有限公司的管理總監(jiān)，專門從事Optenni Lab匹配電路優(yōu)化軟件的開發(fā)。

Jaakko Juntunen博士，AWR歐洲公司電磁應(yīng)用部門負(fù)責(zé)人

Jaakko Juntunen在1995年獲得赫爾辛基大學(xué)數(shù)學(xué)和應(yīng)用物理的碩士學(xué)位，并在2001年拿到博士學(xué)位，曾發(fā)表過一篇研究有限差時域(FDTD)方法的論文。