用于MIMO的二元PIFA天线阵

　　本文侧重研究多频天线，特别是覆盖较低工作频段的多频天线，其中介绍的天线阵实现3个频段(885～915 MHz，1 760～1 870 MHz和2 450～2 510 MHz)的工作特性，最低频段可以覆盖到900 MHz，并给出了多频天线的工作特性。

　　1 天线设计

　　由于手机尺寸有限，需选择尺寸小的三频天线作为天线单元。这里选择D.Kim在文献里介绍的一款3频天线。如图1所示，有两种方法放置天线。当短边相邻时，虽然天线的间距较小，但是它们的隔离度更高。一个简单的解释是由于PIFA天线上的电流和电压分布。在天线的开路端，电流为零，电压和电量最大。如果天线的开路段很近，如图1(b)所示，那么它们之间就会有很强的电磁耦合。

　　

 

　　图1 放置天线的两种方法

　　

 

　　图2 两种放置天线的S参数

　　

 

　　图3 天线被连接带相连时的俯视图

　　表1 连接带的设计参数

　　

 

　　虽然选择了最好的方式来放置天线，但耦合依然很大。一种方法是使用悬空且和两个天线相连的连接带来减小耦合。天线的S参数特性如图4所示，可以看出连接带可明显降低天线的耦合度。图5～图7所示给出了天线在3个工作频段时的方向图。

　　

 

　　图4 天线的S参数特性

　　

 

　　图5 低频频段的方向图(f=0.9Ghz)

　　

 

　　图6 中频频段的方向图(f=1.8Ghz)

　　

 

　　图7 低频频段的方向图(f=2.45Ghz)

　　另外一种是使用FR4材料以及小地板来减小耦合，天线结构如图8所示，天线阵的S参数仿真结果如图9所示。可以看出，在整个工作频段内，天线阵实现了低于15 dB的隔离度，并实现了较好的匹配效果。

　　

 

　　图8 使用FR4材料以及小地板的天线阵

　　

 

　　图9 天线阵的S参数仿真

　　2 结束语

　　本文介绍一个可用于MIMO的二元PIFA天线阵，其中每个天线单元工作于3个频段。提出了两种方法来减小天线间的隔离度。一种是使用悬空且和两个天线相连的连接带。另外一种是使用FR4材料以及小地板。仿真结果显示，在工作频带内可以获得15 dB的隔离度而不明显影响辐射单元方向图。