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小型移动设备上的多频段混合平衡天线的设计方案-方案运用

时间:2023-08-03 21:37:00

小型用户设备的天线设计多年来一直依赖于不平衡设计的使用 - 通常是单极天线和倒L天线的巧妙变体。随着设备尺寸的减小,不平衡天线变得越来越成问题,因为它们的输入阻抗和辐射特性在很大程度上取决于地平面的大小及其在其上的位置。

本文描述了一种新的多频带天线。平衡馈电网络显示出对通常的地平面效应的实质性抗扰性,并指出了新型天线设计的方式,这种设计可以在很少或没有修改的平台之间移动。为了节省空间,这些设计在天线下方设有一个托架,以容纳相关的射频电路和设备。

平衡天线

虽然非平衡天线只有一个端子并且是靠着本地接地面驱动的,但平衡天线有两个端子相对于本地接地面呈现相同的阻抗。这两个端子通过相等的电压相对于地激励,相位差为180°。这种略微不同寻常的定义清楚地表明,我们可以通过两种方式想象一个平衡的结构(图1b和1c)。图1(c)通过使用互补的不平衡结构对提供了一种实现平衡结构的另一种方法的有用见解,每种非平衡结构都可以使用小型无线设备中常见的压缩格式。

小型移动设备上的多频段混合平衡天线的设计

图1:(a)天线不平衡,(b,c)平衡天线。

手机天线通常需要在两个频段(或组)上运行乐队),通常相隔大约一个八度。平衡天线的尺寸几乎不可避免地大于不平衡天线的尺寸(对于相同的阻抗带宽),因此尽管平衡结构对于上频带(1710 MHz及以上)完全可行,但仍有必要继续使用较低频段(800-900 MHz)的不平衡结构。另一种观察问题的方法是,在使用非平衡天线的当前手机中,天线的尺寸小于提供所需带宽所需的尺寸,并且天线仅因为地平面(底盘)支持显着的辐射电流而工作。因此,面临的挑战是设计一种能够在较高频带中以平衡模式工作并在较低频带中以不平衡模式工作的结构。本文所述工作的另一个相关目标是渐进式集成具有天线结构的手机的RF电子器件。目前的做法是将开关(或)和接收器放置在离天线一定距离处,并使用50欧姆不平衡微带线将它们连接到天线。电子设备与平衡天线的紧密集成创造了有趣的新可能性:天线可以直接从平衡放大器驱动,天线可以轻松提供50欧姆以外的输入阻抗。这些新参数改变了射频元件设计的现有限制。目前天线由传统的不平衡50欧姆输入驱动,因此驱动平衡/非平衡对所需的电路如图2所示(一个)。双工器分频高频和低频信号。高频信号通过芯片巴伦馈送到平衡天线,低频带直接驱动不平衡天线。辐射元件物理排列成堆叠,如图2(b)所示。可以看出,平衡高频带天线是通过耦合板从平衡 - 不平衡驱动的。这种安排避免了低频馈电的短路。双工器的低频带连接连接到放置它的低频带辐射器,但为了清楚起见,图2(b)中省略了这种连接。

小型移动设备上的多频段混合平衡天线的设计

图2:混合平衡/非平衡天线的物理布置。

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