一种新型小型双频手机内置天线.PDF

第30巷第l期 杭州电子科技大学学报 V01．30．№．1 2010年02，{ J【mal‘，fH|m加DiafmUniversity 瞄．20lO 一种新型小型双频手机内置天线 李 慧，官伯然 (杭州电子科技大学电子信息学院，浙江杭州310018) 摘要：该文介绍了一种小型法向模螺旋天线。此天线能工作在GSM和DCS两个频段，带宽分别为 8．69％和9．45％。小型螺旋天线外部加载介电常数为2．5介质作为天线罩，馈电采用50n同轴馈 线。在不需要匹配网络情况下，带内天线的回波损耗和天线增益均能基本满足双频手机的需要。 关键词：螺旋天线；法向模；手机天线；双频 中图分类号：TN401 文献标识码：A 文章编号：1001—9145(2010)01一OOOl一04 0引言 随着军事及民用通信的发展，通信设备的小型化要求进一步提高，对天线小型化技术也有了更高的 要求…。法向模螺旋天线是实现天线小型化的主要技术之一心j。法向模螺旋天线(又称基模螺旋天 线)，它可有效的降低天线的高度，实现天线的小型化。手机天线的研究，大多以平面倒F天线为主，螺 旋天线作为手机天线的研究不是很广泛。本文设计了一种能谐振于GSM和DCS的螺旋天线bJ，它具有 特殊的螺旋天线结构，半径于波长之比远远小于0．18，为一种法向模螺旋天线。内嵌于介电常数为2．5 的介质中，它具有体积小，重量轻，能方便的置于手机内部。 1法向模螺旋天线 典型的螺旋天为圆柱形螺旋天线，使用金属导线(或金属管带)绕制成螺旋结构的行波天线，如图1 所示，通常使用同轴线馈电。 其结构内的各个参数：D为螺旋天线的直径；C=棚为螺旋天线的圆周长；S=Ctana为每圈的螺距； 线的每一匝近似为一小环和一理想偶极子组合，如图2所示。 螺旋由于多匝线圈缠绕的结果，增大了感性阻抗，因此容易实现自谐振，当自谐振时，它沿螺旋轴 的长度较之常规的单极天线自谐振长度要短的多，利用这一特性制作细螺旋天线，其整个天线系统的效 率可以相比同长度的常规单极子天线高出许多。螺旋天线辐射特性基本上取决于螺旋直径与波长之比 中螺旋天线均为法向模。同时，法向模螺旋天线是一种慢波结构的行波天线，由于电磁波沿螺旋天线传 J。 播的相速比光速慢，所以谐振长度可以缩短L4 法向模螺旋天线的缺点之一是输入阻抗比较低，为了与常见50Q和75n同轴线匹配，常需要进行 匹配改进。馈电通常可采用如图3所示3种方式。由于小型化设计的要求，在设计中应考虑匹配网络 的实现。 收稿日期：2009—03—20 基金项目：浙江省科技计划重点项目(c21020) 作者简介：李慧(1983一)，女，湖北孝感人，在渎研究生，电磁场与微波技术． 万方数据 2 杭州电子科技大学学报 2010年 C S 图l 螺旋天线结构 图2近似螺旋天线示意图 lblJl联f；=lILl 图3 同轴馈电匹配方式 2天线设计 法向模螺旋天线的设计一般是先取定螺旋直径D和单位长度的圈数N(N=。l／s)计算其相对传播 常数[51约为，C为波在真空中的速度，v：为沿螺旋轴线传输波速： p=专。厄酾面研 则相应的沿螺旋轴线传输波长k为： X产L／P (2) 这种法向模螺旋天线多用作垂直极化方式，以取代车载或船载的垂直鞭天线，使天线的垂直高度大 大降低。显然，谐振与四分之一波长的螺旋天线长度为： L=等一万鬲赢葡