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[专题报告]手机天线地影响的探究

离线kzlxp

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0楼发表于: 2010-03-28 20:01:02

本文是一篇学习笔记，在看过天线杂志一篇讨论地对微带天线影响的文章后，一来觉得文章中探讨的问题和结论非常有实际意义，希望和大家分享，二来为了督促自己更仔细地阅读论文，因此在这里写一个报告。小弟是第一次写这种专题，有不对的地方麻烦各位提意见哈。

一. 概述
这篇报告研究对象是地的电尺寸较小的天线，主要是指手机天线，如图一所示。

   由于手机尺寸的限制，这种天线的地一般比较小，为了充分利用空间，地本身就作为天线谐振的一部分，这和我们一般看到的贴片天线不同。对于手机天线（或其它对地以来较大的微带天线）设计者，往往会非常注意地的尺寸，会仿真把地做大做小对天线的影响。而文章通过一系列仿真得到一个结论：对天线性能影响最大的是馈点的方式和在地的位置，而非地尺寸的大小。以下将给出证明。

二. 单极子天线
   首先研究最简单的单极子天线(Monopole)。置于地后电流分布如图二所示。

该天线高度是3.75cm，谐振于1.863GHz，地是24cm的正方形。图上的绿色部分电流已是衰减了30dB，再向外可以忽略不计，另外注意到图上有个a点，这个点到中心的距离和天线高度3.75cm是一样的，所以以此为半径作个虚拟的球体可以把天线整个包起来。由于该点以在绿色区域（-30dB），因此电流的主要部分就在以天线最大尺寸为半径的球内，地也可以由此被分为“有很大影响的”和“没什么影响的”两部分。
将地变成无限大后，输入阻抗比较如图三。

方向图比较如图四。

结论：1.Zin变化不大，也即地尺寸对匹配影响不大。2.地尺寸对方向图影响较大，被地给“抬起来”了。这个结论是大家所熟知的。那么改变馈点位置呢。

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bingjuan21	rf币 +20	感谢您提供的资料，期待您继续分享！	2011-12-15
haoranli	rf币 +5	感谢您提供的资料，期待您继续分享！	2011-11-30
redmoon	rf币 +10	积极参与讨论，再接再厉！	2010-10-05
cem-uestc	威望 +1	辛苦	2010-07-08
hefang	会员等级 +1	积极参与讨论，再接再厉！	2010-06-02
hefang	技术分 +5	很好的笔记。如果能是原创的话就神了……！	2010-06-02
thirey	rf币 +5	谢谢lz了这文章真好	2010-03-29

离线hefang

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置顶 (来自22楼) 发表于: 2010-12-04 18:26:57

回 20楼(hutufairy) 的帖子

— (hefang) 执行帖内置顶操作 (2011-02-10 20:58) —

引用第20楼hutufairy于2010-12-02 13:03发表的 : s>A!Egmo
hefang管理员,我想要这个34Mb的PDF文件,请问可以麻烦您经我发一下吗?我的邮箱是:wxhappyzone@163.com.多谢! "`QI2{!l
"4 Lt:o4x

The Significance of Ground-Plane Size and Antenna Location in Establishing the Performance of Ground-Plane-Dependent Antennas.part01.rar (4096 K) 下载次数:116

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离线kzlxp

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1楼发表于: 2010-03-28 20:27:52

从图六图七可以看到，输入阻抗和方向图发生剧烈的变化，可以说天线的性能完全地改变了，原因就在于天线与“有效地板”电流分布的显著改变。以下将按此方法研究4种常用手机天线地的影响。

三. 手机天线地的影响
文章设计了图1所示的4种天线，其中ILA（倒L天线）和DLFM（终端加载折合单极子天线）是单频带天线，IFA（倒F天线）是双频带天线，PIFA（平面倒F天线）是三频带天线。示意图如下（以PIFA为例）

在地是105mm*40mm*1mm这种尺寸下，回波损耗如图9所示。

研究一：将地的尺寸增大到24cm*24cm后，天线仍旧置于边上，回波损耗如图10所示

结论：1.地尺寸增大后，频率略向低频移动，但不显著。2.输入阻抗变化相当大，比如ILA谐振电阻从13.5欧变到了41.6欧，DLFM从6.9欧变到了67.1欧，表现在图上就是谐振深度改变。3.PIFA表示影响不大。

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hefang

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2010-06-02

离线kzlxp

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2楼发表于: 2010-03-28 20:58:41

研究二：将天线置于中间，地尺寸是105mm*40mm时，回波损耗如下图

研究三：天线依旧置于中间，地尺寸增大到24cm*24cm时，回波损耗如下图

   结论：1.图12和图11说明位置改变对天线的影响远大于地尺寸对天线影响，2.与其他3种天线不同的是PIFA在高频点（2GHz左右）始终变化较小，说明PIFA对地依赖小于其他几种天线。
   针对这种现象，如果我们看一下电流分布和方向图会有更深刻的认识，比如对于DLFM天线，置于边上和置于中心的方向图分别如下所示。

   说明当天线置于边上时，地本身构成了一个半波长谐振结构，所以我们看到方向图是一个典型的偶极子（dipole）型的方向图；而当天线置于中心后，天线的结构更像是个单极子（monopole），因此最大辐射变到了周向。说到底，天线性能影响主要看电流分布，对于这种地很小的天线一定要记住地本身便是谐振的一部分，要仔细观察地的电流，而不仅仅是天线本身。

四. 结尾
   文章还有一部分是研究馈电方式的影响，也得出了类似的结论，碍于篇幅就不介绍了。说点我自己的一点心得。
   之前也设计了一些天线，经常感觉不管是仿真还是做实物的时候对地都很不好把握，遇到问题总是毫不考虑就说“哦，可能是仿真设的地比实际大吧”，而从没想到是否会是其他原因而非尺寸改变了天线性能。该文章从最简单的monopole出发，逐步做成一个很有价值的研究，我觉得这种方法也很值得我们学习。over

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hefang

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十分期待您分享下一贴！

2010-06-02

离线san_water

随意

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3楼发表于: 2010-06-02 14:25:14

谢谢分享，不知能否把您看到的地对微波天线的影响一文发上来共享呢，谢谢!

随意

离线hefang

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4楼发表于: 2010-06-02 15:33:55

回 3楼(san_water) 的帖子

这篇文章我答辩之前还仔细地读过，本来想上传来着，结果原文有34 MB……。需要的话我去大文件那里上传。

版主周末都不回答问题？
版主要回答问题，你做到了吗？
hefang你是CST公司的吧，说点儿有用的！
你是做天线的吗？不懂不要说外行的话！
你要是不懂就shut up！
相信我，没有你论坛会更好。

离线hefang

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5楼发表于: 2010-06-02 16:52:06

一个建议：图4里的两个Radiation Patterns，即使是大家都“熟悉”的概念，也应该表明哪个是finite ground，哪个是infinite ground。

离线azulgrana

azulgrana

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6楼发表于: 2010-06-13 12:31:27

谢谢楼主的精彩讲述

离线panfeng

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7楼发表于: 2010-07-07 20:44:35

谢谢分享，不知能否把您看到的地对微波天线的影响一文发上来共享呢，谢

离线hefang

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8楼发表于: 2010-07-07 22:23:11

回 7楼(panfeng) 的帖子

真的需要么？34 MB的pdf文件。

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