一種可用于手持設備的智能天線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于手持終端設備領域，涉及一種新型的智能天線，該天線單元頻率覆蓋 GSM900和PCS 1900頻段，能夠實現偏轉輻射方向的功能。
【背景技術】
[0002] 近年來隨著互聯網用戶的迅速增加，住宅和商業用戶的寬帶接入需求明顯增加， 從而推動了接入技術和網絡的發展和提高。電纜和DSL(數字用戶線路）在帶寬接入市場 占有很大份額，能較好的解決網絡服務供應商和最終用戶間的"最后一公里"的傳輸問題。 寬帶無線接入（BWA)技術作為第三種接入技術也越來越受歡迎。與傳統的電纜和電話線相 比，BWA系統易于安裝，數據傳輸效率高，維護成本低，易于升級等。典型的寬帶接入系統通 過收發基站（BTS)與用戶終端設備（CPE)進行通信。盡管無線接入有很多優點，但挑戰性 問題也較多。如頻譜效率問題，網絡可伸縮性問題，CPE天線設計問題，非視線范圍的可靠 性問題，多徑效應引起的碼間干擾問題（影響通話質量），頻率復用引起的共道干擾（影響 系統的容量）等。解決這些問題的有效方案是采用智能天線。
[0003] 智能天線是由多個天線單元組成的陣列，通過控制天線單元的相位使得天線的主 波束對準指定用戶方向，而旁瓣和零點對準干擾源方向，達到提高無線系統的容量，覆蓋范 圍和傳輸效率。第二、三代無線通信系統中，智能天線僅作為附帶的功能。為了充分的利用 頻譜，降低布網成本，提高服務質量，實現可重構、穩健的跨網絡運營，在下一代無線系統設 計中宜采用智能天線。
[0004] 有人提出了相控陣智能天線，這是由6個不加激勵的偶極子（寄生單元）環繞著 一個加激勵的偶極子（激勵單元）組成的陣列。在6個不加激勵的偶極子下方，接可調電 容。通過特定的輻射方向圖，計算天線與端口電流，采用優選單變量搜索方法得到各個可調 電容的值，通過寄生單元與激勵單元的耦合作用，達到使輻射方向圖轉向指定方向。但是由 于偶極子尺寸的局限，不能使其模型用于現代的手持設備，例如手機等。有人采用ESPAR天 線設計智能天線，雖然能偏轉輻射方向圖，但是其尺寸不能適應于現代通信的手持設備中。 有人利用倒F天線和倒L天線設計智能天線，雖然其尺寸可以應用于手持設備，但是其偏轉 方向圖的效果不明顯，而且偏轉后的輻射方向其增益沒有增加。
[0005] 上述的各種智能天線都不能用于現代手持設備中，不能提高用戶的體驗。因此，研 宄適用于手持設備的新型智能天線的設計是非常有必要且有一定的實際意義。

【發明內容】

[0006] 本發明提供一種能夠使天線的輻射方向偏向特定位置的智能天線的設計，天線工 作于GSM 900和PCS 1900頻段，在偏轉輻射方向的同時，還能夠提高增益。
[0007] 本發明采用如下技術方案：
[0008] 一種可用于手持設備的智能天線，包括4塊處于同一平面的小介質基板、重疊設 置的第一大介質基板和第二大介質基板，且大介質基板平行于小介質基板，第一大介質基 板與小介質基板兩者相距4mm ;
[0009] 小介質基板上設置有平面倒F天線的金屬輻射貼片，金屬接地面設置在第一大介 質基板的第一表面和第二表面以及四周4個面；饋電網絡設置在第二介質基板的第二表 面；每個小介質基板設置有兩根接地短路柱（PB、PC)和一根饋電導電柱（PA);兩根接地短 路柱（PB、PC)的一端與第一大介質基板的第一表面連接，另一端穿過小介質基板，與金屬 輻射貼片的第一表面連接；一根饋電導電柱（PA)的一端穿過第一大介質基板和第二大介 質基板第二表面的微帶傳輸線即饋電網絡相連，另一端穿過小介質基板與金屬輻射貼片的 第一表面連接；
[0010] 所述平面倒F天線的金屬輻射貼片分為兩個部分，設置在小介質基板的第一表面 和第二表面上；第一部分位于小介質基板的第一表面，每個金屬福射貼片均為多邊形，分5 個支路（支路A、支路B、支路C、支路D、支路E)結構；支路A與支路B的長度滿足低頻部分 1/4波長的長度，支路A的長度為58mm，支路B的長度為49mm ;支路C和支路E的長度滿足 高頻部分1/4波長的長度，支路C的長度為12mm，支路E的長度為18mm ;第二部分位于小介 質基板的第二表面，是一個長寬為36mmX 20mm的長方形帶膠銅皮；
[0011] 所述的4個平面倒F天線的金屬輻射貼片按中心對稱排列于大介質基板的四個角 落；整個天線陣列的長X寬尺寸為：140mmX80mm〇
[0012] 金屬輻射貼片的阻抗匹配由小介質基板的第二表面的帶膠銅皮完成，工作頻段由 小介質基板的第一表面的4個支路（支路A、支路B、支路C、支路E)的長度決定。
[0013] 金屬輻射貼片的整體尺寸小于滿足最低頻率要求的1/4波長，最低頻率波長為 348mm〇
[0014] 第一大介質基板的第一表面、第二表面以及四周全部敷銅，使得第一大介質基板 的第一表面和第二表面在電氣上相連，成為同一塊地。
[0015] 所述的饋電網絡采用1/4阻抗變換器，長度為1/4工作波長，使得智能天線陣的邊 緣阻抗與標準接頭50歐姆阻抗達成匹配。
[0016] 有益效果
[0017] 本發明設計了一個適用于手持設備的智能天線，工作在GSM 900和PCS 1900頻 段。在GSM 900頻段，選擇920MHz;在PCS 1900頻段，選擇1960MHz設計智能天線。其中 在920MHz時，天線單元的增益為-1. 56dBi，在1960MHz時，天線單元的增益為0. 96dBi。偏 轉輻射方向后，低頻增益能夠增加3. 35dBi，高頻增益最低能夠增加0. 99dBi。而且偏轉的 效果很好。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明的小介質基板結構示意圖。
[0019] 圖2是本發明結構示意圖。
[0020] 圖3是本發明的實測與仿真的回波損耗圖。
[0021] 圖4是本發明在920MHz輻射方向偏轉到z軸正方向的饋電網絡。
[0022] 圖5是本發明在1960MHz輻射方向偏轉到x軸正方向的饋電網絡。
[0023] 圖6是本發明在1960MHz輻射方向偏轉到y軸正方向的饋電網絡。
[0024] 圖7是本發明在1960MHz輻射方向偏轉到z軸正方向的饋電網絡。
[0025] 圖8是本發明在920MHz輻射方向偏轉到z軸正方向的輻射方向圖的實測與仿真 圖。
[0026] 圖9是本發明在1960MHz輻射方向偏轉到x軸正方向的輻射方向圖的實測與仿真 圖。
[0027] 圖10是本發明在1960MHz輻射方向偏轉到y軸正方向的輻射方向圖的實測與仿 真圖。
[0028] 圖11是本發明在1960MHz輻射方向偏轉到z軸正方向的輻射方向圖的實測與仿 真圖。
【具體實施方式】
[0029] 參見圖1 (a)和圖1 (b)，對微帶天線的輻射機理進行說明。從圖1 (a)中可以看