一種基于FDTD分析的多頻帶單極天線

2 數(shù)據(jù)仿真和試驗(yàn)結(jié)果
通過(guò)上述仿真分析，在保證天線輸入端的S11參數(shù)小于-10 dB，最終確定了天線的結(jié)構(gòu)尺寸，其中L1=21．3 mm，L2=18．75 mm，L3=22 mm。根據(jù)優(yōu)化后的天線結(jié)構(gòu)，制作了試驗(yàn)天線，見(jiàn)圖4。利用Agilent矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀E5701B(頻率范圍300 kHz～6 GHz)對(duì)天線特性進(jìn)行了測(cè)量，天線S11的實(shí)際測(cè)量頻率范圍是0．5～2．5 GHz。圖5給出了天線S11的測(cè)量結(jié)果和仿真結(jié)果。從仿真數(shù)據(jù)可以得到，天線在低頻帶的工作頻率為863～973 MHz，高頻帶的工作頻率為1 690～2 100 MHz；而實(shí)際制作的試驗(yàn)天線在低頻段的工作頻率為888～990 MHz，比GSM900(890～960 MHz)的工作頻帶略寬，高頻段工作頻頻率167～2 200 MHz，覆蓋了DCS／PCS／TD-SCDMA(1 710～2 025 MHz)的所有工作頻帶。同時(shí)，從圖中可以看出，實(shí)際的測(cè)試結(jié)果與仿真的數(shù)據(jù)相比，實(shí)際制作的天線在GSM900比較吻合；在DCS／PCS／TD-SCDMA高頻帶，測(cè)量數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)略有一定偏差，試驗(yàn)天線在1 860 MHz有一個(gè)諧振點(diǎn)，此外寄生輻射分枝的諧振頻率相對(duì)變高。

圖6比較了天線仿真方向圖和試驗(yàn)天線的測(cè)試方向圖。由仿真天線方向圖可知，天線方向圖與典型的單極天線方向圖非常接近，垂直平面內(nèi)的輻射方向圖具有比較好的全向性能，同時(shí)工作頻率的提高，使水平方向圖中波瓣增加，但垂直平面內(nèi)仍保持較好的全向特性。比較仿真的方向圖和實(shí)際測(cè)試的方向圖，由于測(cè)試數(shù)據(jù)的波動(dòng)，導(dǎo)致兩者形狀差別很大，但實(shí)測(cè)方向圖與仿真數(shù)據(jù)相比在幅度上基本一致。

3 結(jié)語(yǔ)
提出的多頻帶單極天線采用一開(kāi)槽的輻射片和耦合饋電的寄生輻射分枝，使得在888～2 200 MHz的頻帶范圍內(nèi)能獲得多個(gè)諧振頻率，因此設(shè)計(jì)天線能夠滿足GSM900／DCSl800／PCSl900和TD-SCDMA雙模移動(dòng)通信終端對(duì)天線的要求。采用經(jīng)過(guò)仿真優(yōu)化后的天線結(jié)構(gòu)制作的試驗(yàn)天線，其回波損耗能滿足設(shè)計(jì)要求，并與軟件仿真結(jié)果相一致。
本文提出的多頻帶單極天線，其高度很低，但與地平面的距離還有縮小空間，可進(jìn)一步研究距離縮短導(dǎo)致帶寬變窄的改善措施，同時(shí)，考慮未來(lái)通信可能使用2．3～2．4 GHz頻段，可繼續(xù)研究具有更寬帶寬的單極天線。