4-32  用于移动通信的平面型紧凑极化分集天线

余  川  王秉中

　　目前在移动通信中，基站广泛采用分集天线来提高通信质量。但是，只有移动台到基站上行链路通信质量的提高，双向通信的问题才解决了一半。为了获得更好的链接质量，可在移动台采用分集天线。极化分集是抗多径衰落的一种重要方法，能够有效提高系统链路性能。然而，研制可用于手机的分集天线是一项非常具有挑战性的工作，因为这种天线必须满足体积、带宽、效率以及天线单元（或者是天线端口）之间隔离度的要求。

　　利用时域有限差分法（FDTD）优化出一种工作于900 MHz的平面型紧凑极化分集天线。图1示出900 MHz电容加载交叉窄微带极化分集天线的结构。天线的两个正交窄微带能够提供极化分集。将交叉窄微带天线的四个开路边折向地面，并与平行于地面的金属平板相连，金属平板与接地面形成平行板电容加载。通过电容加载，天线尺寸可以大大缩短。馈电系统包含两个50 W微带馈电线和两个垂直的vias。这两个via馈电分别置于x轴和y轴，可获得两端口的极化隔离度。为了进一步增加隔离度，在两条窄微带上开尺寸为(l_siot , W_slot)的槽。电容加载的尺寸(d_cap , W_cap)、开槽的长度和宽度(l_siot , W_slot)以及交叉窄微带片的尺寸(l_p , W_p)控制分集天线的谐振频率。

天线结构通过FDTD法分析天线，并进行优化处理。图2示出优化后天线S参数随频率变化的曲线。可以看出，分集天线的带宽大约为77%，整个频带内(870~940 MHz)两端口回波损耗小于-10 dB，隔离度大于20 dB。

天线端口1激励，端口2接匹配负载，900 MHz平面分集天线在的辐射方向图如图3所示。图3(a)、(b)分别示出xz和yz平面的归一化辐射方向图。xz平面主要以共极化辐射为主，yz平面主要以交叉极化辐射为主。由于天线的对称特性，天线端口2激励端口1接匹配负载，情况正好相反，xz平面主要以交叉极化辐射为主，yz平面主要以共极化辐射为主。这正是极化分集的特点。