4G智能手机天线设计解决方案

　　有两种基本方法进行天线调谐：馈点匹配和孔径调谐。不过，有许多因素会影响到这些方法的实现决策，目前还没有一个单独的解决方案能适合每种应用。

　　馈点匹配馈点匹配可用于许多天线实现中，无论是可调谐还是不可调谐。匹配电路的主要功能是，在宽范围的工作条件下，实现天线终端阻抗与无线电系统其余部 分阻抗（通常是50Ω）的匹配。典型的可调谐匹配实现，使用并联或串联可变电容作为阻抗匹配电路的一部分。调整电容容量可以改变目标电路的谐振频率。

　　根据所需的天线尺寸来压缩和调谐范围，一般需要较大范围的容量变化以实现频率迁移，因此通常要求多个调谐元件和/或宽范围的调谐值。图1给出使用可变元件的天线馈点匹配电路。

　　图1：采用可变阻抗匹配电路的固定式宽带天线

　　孔径调谐孔径调谐是通过改变辐射元件的谐振结构实现的。典型的实现方式是采用一个简单的开关来选择天线结构上的不同负载元件。开关负载元件会影响天线的电气长度，从而改变谐振频率。图2是采用固定阻抗匹配电路的可变状态、孔径调谐天线的交流电路模型。

　　图2：采用固定馈点匹配电路的可变状态天线

　　不论是采用馈点匹配还是孔径调谐方法，如果天线同时用于发射和接收，那么调谐器件就必须能够承受最大发射功率，而且要能保持良好的性能特征。

　　案例说明

　　下面这个例子很好地说明了调谐方法在天线体积减小方面带来的好处。这里用3D电磁建模程序分析两种不同的天线配置：一种是宽带设计；另一种是可以在相同频率范围内调谐，但使用了4个调谐状态的窄带设计。

　　图3a显示了一个50x6x14mm的7频段天线配置，以及从700MHz至960MHz的较低三波段频谱范围内的相关辐射效率。图3b显示了相似的但 体积更小（50x6x7mm）的天线配置。从图中可以看出，使用4个状态的调谐电路，可以产生几乎与较大的宽带天线相同的效率，以及整体频率覆盖率。

　　图3：在700MHz至960MHz范围内

　　a）多频段天线

　　b）调谐天线的体积和辐射效率的比较（天线尺寸单位：mm）。

　　从图3示例可以清楚看到，通过将天线调谐到某一种状态，每个状态支持特定的一组频段，就可以实现天线物理体积的减半。在天线工作时，如要改变工作频段， 只需改变状态即可。但这种改变所需的时间必须与无线电系统中其它功能的要求相一致。典型要求是10ms至20ms或更短时间。