4G智能手機天線設計解決方案

　　有兩種基本方法進行天線調諧：饋點匹配和孔徑調諧。不過，有許多因素會影響到這些方法的實現決策，目前還沒有一個單獨的解決方案能適合每種應用。

　　饋點匹配饋點匹配可用于許多天線實現中，無論是可調諧還是不可調諧。匹配電路的主要功能是，在寬范圍的工作條件下，實現天線終端阻抗與無線電系統其余部 分阻抗（通常是50Ω）的匹配。典型的可調諧匹配實現，使用并聯或串聯可變電容作為阻抗匹配電路的一部分。調整電容容量可以改變目標電路的諧振頻率。

　　根據所需的天線尺寸來壓縮和調諧范圍，一般需要較大范圍的容量變化以實現頻率遷移，因此通常要求多個調諧元件和/或寬范圍的調諧值。圖1給出使用可變元件的天線饋點匹配電路。

　　圖1：采用可變阻抗匹配電路的固定式寬帶天線

　　孔徑調諧孔徑調諧是通過改變輻射元件的諧振結構實現的。典型的實現方式是采用一個簡單的開關來選擇天線結構上的不同負載元件。開關負載元件會影響天線的電氣長度，從而改變諧振頻率。圖2是采用固定阻抗匹配電路的可變狀態、孔徑調諧天線的交流電路模型。

　　圖2：采用固定饋點匹配電路的可變狀態天線

　　不論是采用饋點匹配還是孔徑調諧方法，如果天線同時用于發射和接收，那么調諧器件就必須能夠承受最大發射功率，而且要能保持良好的性能特征。

　　案例說明

　　下面這個例子很好地說明了調諧方法在天線體積減小方面帶來的好處。這里用3D電磁建模程序分析兩種不同的天線配置：一種是寬帶設計；另一種是可以在相同頻率范圍內調諧，但使用了4個調諧狀態的窄帶設計。

　　圖3a顯示了一個50x6x14mm的7頻段天線配置，以及從700MHz至960MHz的較低三波段頻譜范圍內的相關輻射效率。圖3b顯示了相似的但 體積更小（50x6x7mm）的天線配置。從圖中可以看出，使用4個狀態的調諧電路，可以產生幾乎與較大的寬帶天線相同的效率，以及整體頻率覆蓋率。

　　圖3：在700MHz至960MHz范圍內

　　a）多頻段天線

　　b）調諧天線的體積和輻射效率的比較（天線尺寸單位：mm）。

　　從圖3示例可以清楚看到，通過將天線調諧到某一種狀態，每個狀態支持特定的一組頻段，就可以實現天線物理體積的減半。在天線工作時，如要改變工作頻段， 只需改變狀態即可。但這種改變所需的時間必須與無線電系統中其它功能的要求相一致。典型要求是10ms至20ms或更短時間。