一種基于FDTD分析的多頻帶單極天線

2 數(shù)據(jù)仿真和試驗結(jié)果
通過上述仿真分析，在保證天線輸入端的S11參數(shù)小于-10 dB，最終確定了天線的結(jié)構(gòu)尺寸，其中L1=21．3 mm，L2=18．75 mm，L3=22 mm。根據(jù)優(yōu)化后的天線結(jié)構(gòu)，制作了試驗天線，見圖4。利用Agilent矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀E5701B(頻率范圍300 kHz～6 GHz)對天線特性進行了測量，天線S11的實際測量頻率范圍是0．5～2．5 GHz。圖5給出了天線S11的測量結(jié)果和仿真結(jié)果。從仿真數(shù)據(jù)可以得到，天線在低頻帶的工作頻率為863～973 MHz，高頻帶的工作頻率為1 690～2 100 MHz；而實際制作的試驗天線在低頻段的工作頻率為888～990 MHz，比GSM900(890～960 MHz)的工作頻帶略寬，高頻段工作頻頻率167～2 200 MHz，覆蓋了DCS／PCS／TD-SCDMA(1 710～2 025 MHz)的所有工作頻帶。同時，從圖中可以看出，實際的測試結(jié)果與仿真的數(shù)據(jù)相比，實際制作的天線在GSM900比較吻合；在DCS／PCS／TD-SCDMA高頻帶，測量數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)略有一定偏差，試驗天線在1 860 MHz有一個諧振點，此外寄生輻射分枝的諧振頻率相對變高。

圖6比較了天線仿真方向圖和試驗天線的測試方向圖。由仿真天線方向圖可知，天線方向圖與典型的單極天線方向圖非常接近，垂直平面內(nèi)的輻射方向圖具有比較好的全向性能，同時工作頻率的提高，使水平方向圖中波瓣增加，但垂直平面內(nèi)仍保持較好的全向特性。比較仿真的方向圖和實際測試的方向圖，由于測試數(shù)據(jù)的波動，導(dǎo)致兩者形狀差別很大，但實測方向圖與仿真數(shù)據(jù)相比在幅度上基本一致。

3 結(jié)語
提出的多頻帶單極天線采用一開槽的輻射片和耦合饋電的寄生輻射分枝，使得在888～2 200 MHz的頻帶范圍內(nèi)能獲得多個諧振頻率，因此設(shè)計天線能夠滿足GSM900／DCSl800／PCSl900和TD-SCDMA雙模移動通信終端對天線的要求。采用經(jīng)過仿真優(yōu)化后的天線結(jié)構(gòu)制作的試驗天線，其回波損耗能滿足設(shè)計要求，并與軟件仿真結(jié)果相一致。
本文提出的多頻帶單極天線，其高度很低，但與地平面的距離還有縮小空間，可進一步研究距離縮短導(dǎo)致帶寬變窄的改善措施，同時，考慮未來通信可能使用2．3～2．4 GHz頻段，可繼續(xù)研究具有更寬帶寬的單極天線。