LTE单极手机天线的设计
摘要：提出了一种平面印刷六频段单极手机天线。该天线采用了在倒三角形单极天线底部添加半圈矩形螺旋枝节的结构，实现了小型化和多频化的性能。仿真与实测结果表明，天线在回波损耗S11<-6dB时，工作频段完全覆盖了GSM/DCS/PCS/UMTS/LTE频率范围；增益在低频段为0.82-1.57dBi，在高频段为2.1-4.5dBi范围；在相应工作点辐射方向图有良好的全向性，具有较高的工程应用价值。
关键词：多频天线 印刷单极 手机天线 LTE 中图分类号：TN822 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）01-0000-00
随着应用的需求，手机产品设计日渐小型化，保证天线各项性能指标的同时减小天线尺寸已经成为研究的热点。 现今的手机天线的主要有：
（1）单天线多频段。单天线多频段技。术主要分为单极子多谐振点天线[1]，缝隙天线[2]， PIFA 天线与缝隙天线[3]、寄生天线[4]的组合。
（2）可重构天线。主要利用 PIN 二极管，射频开关和 MEMS 开关控制结构的电 连接[5]。
（3） MIMO天线。在多频段的情况下，人们对无线通信系统的要求越来越高，如高的传输速率，低误码率等，这就需要研究多输入多输出（MIMO）天线[6]。
在综合以上研究的基础上，本文通过在倒三角形单极天线底部添加半圈矩形螺支节的结构，以达到小型化和多频化的目的。
1 天线结构设计
本文运用倒三角形单极子作为辐射贴片主体，并在其底部添加折叠的矩形螺旋支节，使其产生多条谐振电流。由此设计出了一款六频段单极手机天线，能满足手机终端设备的多频应用需求。天线结构如图1所示。
天线单元由倒三角形的单极贴片和底部添加的半圈矩形螺旋支节构成，接地板选为：50mm120mm1mm，采用相对介电常数=4.4，损耗角正切tanδ为0.02的FR4基板。 图1 天线结构示意图 Fig.1 Structure diagram 2 天线仿真与测试结果
通过调整辐射贴片参数，如改变矩形螺旋支节的长度、宽度，三角形贴片的角度以及它与螺旋支节的距离，得到的天线参数优化以后的数值如表1所示。 表1 天线参数值
Table 1 The value of parameters
天线参数 尺寸（mm） 天线参数 尺寸（mm） a 36 f 31 b 15.5 g 14 c 14.5 h 1 d 12.5 i 10 e 9.5 j 14.2
通常来讲，-6dB（VSWR=3）反射系数可以作为测试手机天线反射系数性能好坏的一个临界值。天线的仿真阻抗带宽如图4所示。
图3 S11仿真示意图 Fig.3 S11 simulation diagram 图4 VSWR仿真结果 Fig.4 VSWR
由图3的回波损耗可以看到，天线有四个谐振频点，分别位于0.937 GHz、1.756 GHz、2.163 GHz、2.63 GHz。在高频处，由于谐振频点比较靠近，形成了频段的跨接，从而覆盖了比较宽的频带范围。从图4仿真结果得到，天线电压驻波比在3以下的频率范围为0.858-1.009GHz、1.575-2.8 GHz，完全覆盖了GSM900 MHz（880-960MHz）、DCS1800MHz（1710-1880 MHz）、PCS1900 MHz（1850-1900 MHz）、UMTS2100 MHz （1920-2170 MHz）、LTE2300 MHz（2300-2400 MHz）、、LTE2500 MHz（2500-2690 MHz）频段。
LTE单极手机天线的设计
