中心議題：

• 可重構天線結構與設計

解決方案：

• 在適當位置安裝了RF-PIN開關
• 天線以兩種正交的線極化方式工作

目前
，各種通信係統發展的重要方向之一是大容量、多功能
、超寬帶。通過提高係統容量、增加係統功能、擴kuo展zhan係xi統tong帶dai寬kuan，一yi方fang麵mian可ke以yi滿man足zu日ri益yi膨peng脹zhang的de實shi際ji需xu求qiu，另ling一yi方fang麵mian也ye可ke以yi降jiang低di係xi統tong成cheng本ben。而er天tian線xian作zuo為wei各ge種zhong無wu線xian通tong信xin係xi統tong的de前qian端duan
，其qi性xing能neng對dui於yu通tong信xin係xi統tong整zheng體ti功gong能neng具ju有you重zhong要yao的de影ying響xiang，因yin此ci也ye相xiang應ying的de對dui其qi提ti出chu了le諸zhu如ru多duo頻pin、寬帶、xiaoxinghuadengyaoqiu。suizhewuxiantongxinxitongderiyifuzahua，danyidechuantongtianxianyijingbunengmanzuyaoqiu。erduotianxianshejisuirankeyimanzuxinyidaiwuxiantongxinxitongduitianxiandegaoyaoqiu
，danshi，tianxianshumudezengduo
，huishishebeichengben、天線的空間布局等問題凸顯出來。特別是在手持移動設備上
，由於空間有限

，使得多天線的設計異常困難。

在這種情況下
，可重構天線就具有非常明顯的優勢。它可在不改變天線的尺寸和結構的情況下在天線的方向圖、工作頻率、極化特性等方麵實現重構
，從而使一個天線能夠實現多個天線的功能
，適應移動終端不同的應用環境和要求。

在zai天tian線xian的de方fang向xiang圖tu可ke重zhong構gou方fang麵mian
，目mu前qian的de研yan究jiu主zhu要yao集ji中zhong在zai采cai用yong八ba木mu形xing式shi的de結jie構gou上shang。即ji通tong過guo開kai關guan控kong製zhi來lai改gai變bian反fan射she器qi或huo引yin向xiang器qi的de有you效xiao諧xie振zhen長chang度du

，從cong而er實shi現xian反fan射she或huo者zhe引yin向xiang作zuo用yong，使shi天tian線xian的de輻fu射she方fang向xiang發fa生sheng變bian化hua。但dan是shi
，這zhe種zhong方fang式shi需xu要yao多duo個ge天tian線xian。故gu在zai手shou持chi終zhong端duan有you限xian的de空kong間jian下xia，采cai用yong這zhe種zhong方fang式shi有you很hen大da的de困kun難nan。另ling外wai，在zai天tian線xian極ji化hua方fang式shi可ke重zhong構gou方fang麵mian，研yan究jiu的de重zhong點dian也ye是shi單dan貼tie片pian的de天tian線xian
，即ji通tong過guo在zai天tian線xian上shang開kai槽cao或huo者zhe采cai用yong多duo條tiao饋kui線xian，並bing在zai不bu同tong位wei置zhi安an裝zhuang開kai關guan來lai改gai變bian開kai關guan的de狀zhuang態tai從cong而er實shi現xian極ji化hua方fang式shi的de變bian化hua，但dan是shi，這zhe種zhong天tian線xian的de麵mian積ji較jiao大da，同tong時shi采cai用yong多duo條tiao饋kui線xian的de結jie構gou太tai複fu雜za，都dou不bu適shi用yong於yu實shi際ji的de移yi動dong設she備bei。

本文提出了一種用於手持移動設備的可重構天線．該天線在適當位置安裝了RF-PIN開(kai)關(guan)，可(ke)通(tong)過(guo)直(zhi)流(liu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)控(kong)製(zhi)開(kai)關(guan)的(de)通(tong)斷(duan)，以(yi)使(shi)天(tian)線(xian)以(yi)兩(liang)種(zhong)正(zheng)交(jiao)的(de)線(xian)極(ji)化(hua)方(fang)式(shi)工(gong)作(zuo)
，同(tong)時(shi)也(ye)使(shi)天(tian)線(xian)的(de)方(fang)向(xiang)圖(tu)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)極(ji)化(hua)方(fang)式(shi)和(he)方(fang)向(xiang)圖(tu)的(de)重(zhong)構(gou)。該(gai)天(tian)線(xian)結(jie)構(gou)緊(jin)湊(cou)，麵(mian)積(ji)小(xiao)，易(yi)於(yu)製(zhi)造(zao)，並(bing)具(ju)有(you)在(zai)同(tong)一(yi)終(zhong)端(duan)安(an)裝(zhuang)多(duo)個(ge)天(tian)線(xian)來(lai)實(shi)現(xian)MIMO(多輸入多輸出係統)的潛力，故在移動終端中有良好的應用價值。

天線結構與設計

天線可以與手持設備電路板集成在一起，安裝在電路板的左上角

，其結構和RF-PIN開關控製電路示意圖如圖1所示。



通常的天線版圖位於介質基片的底麵，控製電路位於基片的頂麵

，圖l中的D1、D2為兩個RF-PIN開關；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麵的天線連接。該天線基片采用厚度為0．8mm，介電常數為4．4的FR4材料。水平與垂直的兩個微帶結構通過RF-PINkaiguanyudianlubandixianglian，zhongjiandeweidaiweikuixian，bingtongguotongzhoudianlanzhijiekuidian。weidaitianxiandexiezhenpinlvzhuyaoqujueyuweidaixiandechangdu，zaiyibanqingkuangxia
，zaijiedianchangshuweiεeff的基片上
，微帶線的波導波長約為：
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由於兩種工作狀態下

，天線的接地端不同
，因此，天線的有效輻射部分也有所不同。當處於X模式時
，天線結構中垂直部分的微帶線接地
，因此，天線的輻射部分應該為水平部分的微帶，天線也相應工作在水平極化方式。圖3所示為天線在2．44GHz時的射頻電流分布圖。

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(這印證了前麵的分析)。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平麵的方向圖。



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平麵上
，水平極化波的平均增益比垂直極化波高35dB以上，而在YZ平麵上，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10dB，因此可以判斷，水平極化波能量遠大於垂直極化波能量，天線工作在水平極化方式下。


當處於Y模mo式shi下xia時shi，天tian線xian結jie構gou中zhong水shui平ping部bu分fen的de微wei帶dai線xian接jie地di
，因yin此ci
，垂chui直zhi部bu分fen的de微wei帶dai線xian是shi天tian線xian的de有you效xiao輻fu射she體ti，此ci時shi天tian線xian也ye相xiang應ying工gong作zuo在zai垂chui直zhi極ji化hua方fang式shi下xia。圖tu3(b)所示為模式Y下天線在2．4GHz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平麵的方向圖。

從圖5中可以看出，在XY平麵上
，垂直極化波的最大增益比水平極化波高37dBi，同時在YZ平麵上，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12dB，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。



事實上，在兩種工作模式下
，天線的總體方向圖會發生顯著變化。在YZ和XZ兩個平麵上。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(ping)麵(mian)上(shang)
，天(tian)線(xian)在(zai)兩(liang)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)方(fang)向(xiang)圖(tu)顯(xian)著(zhu)不(bu)同(tong)
，最(zui)大(da)輻(fu)射(she)方(fang)向(xiang)會(hui)發(fa)生(sheng)明(ming)顯(xian)改(gai)變(bian)，並(bing)且(qie)在(zai)這(zhe)個(ge)輻(fu)射(she)平(ping)麵(mian)上(shang)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)良(liang)好(hao)的(de)互(hu)補(bu)。故(gu)在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)
，應(ying)根(gen)據(ju)信(xin)號(hao)波(bo)的(de)方(fang)向(xiang)和(he)強(qiang)度(du)的(de)不(bu)同(tong)，來(lai)實(shi)時(shi)改(gai)變(bian)天(tian)線(xian)狀(zhuang)態(tai)，調(tiao)整(zheng)方(fang)向(xiang)圖(tu)的(de)最(zui)大(da)輻(fu)射(she)方(fang)向(xiang)
，以(yi)有(you)效(xiao)地(di)提(ti)高(gao)天(tian)線(xian)信(xin)號(hao)的(de)信(xin)噪(zao)比(bi)

，提(ti)高(gao)通(tong)信(xin)速(su)率(lv)和(he)係(xi)統(tong)容(rong)量(liang)。

本文提出了一種用於手持移動設備的可重構天線的設計方法，該天線安裝了兩個RF-PIN開(kai)關(guan)

，可(ke)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)直(zhi)流(liu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)來(lai)控(kong)製(zhi)開(kai)關(guan)的(de)通(tong)斷(duan)，以(yi)使(shi)天(tian)線(xian)工(gong)作(zuo)在(zai)垂(chui)直(zhi)極(ji)化(hua)或(huo)水(shui)平(ping)極(ji)化(hua)方(fang)式(shi)，同(tong)時(shi)也(ye)使(shi)天(tian)線(xian)方(fang)向(xiang)圖(tu)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)極(ji)化(hua)方(fang)式(shi)和(he)方(fang)向(xiang)圖(tu)的(de)同(tong)時(shi)重(zhong)構(gou)。仿(fang)真(zhen)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)
，在(zai)兩(liang)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)下(xia)，該(gai)天(tian)線(xian)的(de)-10dB帶寬均可達到240MHz。而且通過開關狀態的切換，還可以使天線在水平和垂直線極化方式之間切換，並使天線輻射方向圖的主瓣方向也偏轉150°。該天線結構緊湊，麵積小，易於製造，可用於移動終端的多天線係統，因此在移動通信係統中有良好的應用價值。