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低成本的三频带手机天线设计

时间:2022-04-28 00:23 点击次数:
  本文摘要:鉴于手机和基站目前要反对更加多的蜂窝和其它无线标准,用作无线应用于的天线要比以往任何时候都要处置更好的频段。为反对对蜂窝基站实行的测量,本文使用罗杰斯公司(Rogers)的双层RO4350B层压板材制作了一款印刷电路板偶极子天线。 这款灵活的天线覆盖面积900、1,800和2,100MHz蜂窝频带,很合适与用作测试蜂窝基站电场强度的低成本便携式电场强度计(场强仪)一起用于。测量基站周围的场强对工作方位座落在蜂窝基站天线的技术或其他员工而言至关重要。

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鉴于手机和基站目前要反对更加多的蜂窝和其它无线标准,用作无线应用于的天线要比以往任何时候都要处置更好的频段。为反对对蜂窝基站实行的测量,本文使用罗杰斯公司(Rogers)的双层RO4350B层压板材制作了一款印刷电路板偶极子天线。

这款灵活的天线覆盖面积900、1,800和2,100MHz蜂窝频带,很合适与用作测试蜂窝基站电场强度的低成本便携式电场强度计(场强仪)一起用于。测量基站周围的场强对工作方位座落在蜂窝基站天线的技术或其他员工而言至关重要。

通过使用单一设计覆盖面积三个波段从而就仍然须要多个独立国家天线,也即减低了测试设备的重量、减少了成本。这款精致的天线有助构建一个成本低得多的便携式场强仪,其在降低成本方面的益处多达任何能用的电场感官方案。本文将辩论对该三频带印制偶极子天线设计的建模和测算。随着无线系统内置功能的大大激增,对小体积、低成本印刷电路天线的市场需求在减少,比如一款必需要反对蓝牙、蜂窝操作者、全球定位系统(GPS)等功能的手机。

对一台设备内包括的多个蜂窝通信频带来说,有几种有所不同类型的天线能用。由于陶瓷基板材料的高介电常数,为增大天线所占到空间,天线一般被生产在陶瓷基板材料上。本文明确提出了一种印制在罗杰斯公司的一种典型层压材料RO4350B上的低成本天线。对研制中的便携式场强仪的射频和数字电子部分来说,做到在RO4350B材料上天线的大小和所占到空间,与做到在陶瓷基板上的天线一样。

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RO4350B层压材料是一种增强玻璃碳氢化合物/陶瓷材料,可以用与在FR-4基板材料上制作低成本印刷电路所用于的完全相同方法对其展开处置。它在10GHz的电介常数为3.48,该特性使其常用于高频功率放大器设计。RO4350B层压材料具备较低Z轴热膨胀系数(CTE),从而保证通过金属化过孔(PTH)网络的多层电路具备低稳定性。

表格:三频带印制偶极子天线的典型电气特性。表中获取了该三频带印制偶极子天线的典型电气特性。图1得出了带上典型尺寸的天线的物理布局,图中的红色和蓝色分别回应该印刷电路设计的顶层和底层。图1:用作手机测试的三频带印刷偶极子天线的布线。

该天线归属于改良的翻转F型天线设计。对此类宽带/多带上天线来说,脉冲损耗十分最重要。

为评估该天线的脉冲损耗性能,使用三维(3D)电磁建模程序(图2)对性能展开了仿真预测,并将其与从首款在RO4350B材料上制作的天线原型获得的测算结果展开了对比(图3)。在建模和测算结果间有显著差异(特别是在是在2.1GHz),但因测试是在非理想测试环境下展开以及在建模时假设天线工作在对外开放环境,所以可更容易地对这种差异展开说明。

图2:新型三频段手机天线的脉冲损耗特性建模结果。计算机EM建模很好地说明了了该天线的脉冲损耗性能。因为用作此类应用于的天线总是加装在机壳内并带上传导电缆,而电缆可模仿附近的射频集成电路(RFIC),所以通过确认天线在机壳内的具体位置(即确认天线在基板上的具体位置),将更进一步提高脉冲损耗性能。

该印制天线的效率必要与脉冲损耗成反比,因此,为使使用印制天线的此类应用于享有尽量低的效率,在充分考虑该产品的射频和数字电子部分所不含的所有传导材料的影响后,如何正确地在建构内冷落天线的方位就沦为关键一环。图3:新型三频段手机天线的脉冲损耗特性测试结果。在建模时假设了没地面光线源,建模结果显示天线的电磁辐射模式是全方位的(图4)。但在实际应用于中,光线源将以做在或德昌在天线印刷电路板上附近的电子器件的形态不存在。

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因此,可以预期,该天线测出的仰角模式将完全是建模获得的仰角模式的一半(以度回应)。某种程度,测出的增益预计也不会比EM建模预测的值高大约2至3dB。图4:新型三频带印制偶极子天线的性能。

该印制偶极子天线可让在蜂窝电话领域(消费市场)派上用场,它还可用于低成本便携场强仪的电场探针。为使这种天线能准确测量电场强度,必需对第一个工业原型展开校准。

总之,这款低成本三频带印制偶极子天线设计为必须以小型天线覆盖面积多频带的应用于展示出辽阔前景。该天线的建模和测算结果相符得很好,可以预期,因使用RO4350B层压材料,该天线具备不随温度变化的较好频率稳定性,既合适手机应用于和合适电场传感器应用于。


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