1 天線設計

由于手機尺寸有限，需選擇尺寸小的三頻天線作為天線單元。這里選擇D.Kim在文獻里介紹的一款3頻天線。如圖1所示，有兩種方法放置天線。當短邊相鄰時，雖然天線的間距較小，但是它們的隔離度更高。一個簡單的解釋是由于PIFA天線上的電流和電壓分布。在天線的開路端，電流為零，電壓和電量最大。如果天線的開路段很近，如圖1(b)所示，那么它們之間就會有很強的電磁耦合。

圖1 放置天線的兩種方法

圖2 兩種放置天線的S參數

圖3 天線被連接帶相連時的俯視圖

表1 連接帶的設計參數

雖然選擇了最好的方式來放置天線，但耦合依然很大。一種方法是使用懸空且和兩個天線相連的連接帶來減小耦合。天線的S參數特性如圖4所示，可以看出連接帶可明顯降低天線的耦合度。圖5～圖7所示給出了天線在3個工作頻段時的方向圖。

圖4 天線的S參數特性

圖5 低頻頻段的方向圖(f=0.9Ghz)

圖6 中頻頻段的方向圖(f=1.8Ghz)

圖7 低頻頻段的方向圖(f=2.45Ghz)

另外一種是使用FR4材料以及小地板來減小耦合，天線結構如圖8所示，天線陣的S參數仿真結果如圖9所示。可以看出，在整個工作頻段內，天線陣實現了低于15 dB的隔離度，并實現了較好的匹配效果。

圖8 使用FR4材料以及小地板的天線陣

圖9 天線陣的S參數仿真

2 結束語

本文介紹一個可用于MIMO的二元PIFA天線陣，其中每個天線單元工作于3個頻段。提出了兩種方法來減小天線間的隔離度。一種是使用懸空且和兩個天線相連的連接帶。另外一種是使用FR4材料以及小地板。仿真結果顯示，在工作頻帶內可以獲得15 dB的隔離度而不明顯影響輻射單元方向圖。