电子产品世界

1 引言

随着现代通信的发展和IEEE 802. 11b/ g (2.4 GHz～2.48 GHz) 标准的提出,蓝牙通信技术得到了迅猛的发展。现在，除手机外，许多电子厂商在多种产品中都集成了蓝牙功能，如笔记本、MP3，甚至电视机等等，且由于蓝牙通信协议的统一标准，它们都能与蓝牙手机进行无障碍实时通信，蓝牙通信平台已经日渐壮大，因此蓝牙已经是现代手机不可或缺的主要功能之一。伴随着手机小型化的发展，具有蓝牙通信频段的小型化内置手机天线也必将得到广泛应用。

本文利用单极子天线可折叠、宽带宽、H面全向等优点，利用DESIGNER软件防真，设计了一款具有三个工作频带的小型化单极子手机内置天线。天线的工作频率完全覆盖了GSM900M（890MHz~915MHz），DCS1800M（1.71GHz~1.88GHz），Bluetooth（2.4 GHz ~2.48 GHz）的所有频率。而且，由于采用空间折叠的方法，天线尺寸得到了有效的减小，天线主体尺寸仅为20mm×10mm×5mm，非常适用于小型化内置手机天线。

2 天线设计

对于内置天线来说，手机电路板对天线谐振频率的影响是不可忽略的。因此手机内置天线的设计必须考虑电路板存在的影响。这里使用接地的RF4基带板来模拟手机电路板，电路板的设计尺寸为90mm×45mm，基版背面的接地板尺寸为76mm×45mm，天线位于电路板的右上方，具体位置如图1所示。图2为天线主体部分结构示意图。在仿真中，天线通过背面同轴接头实现馈电，实际中也可以从电路板上的微带接头处直接馈电。

图1 手机基版及天线位置示意图

(a) 右侧面

(b) 左侧面

图2 天线结构示意图

单极子天线设计中，首先要确定天线贴片最大电尺寸，保持在最低工作频率的四分之一波长附近。之后，将天线在一定空间上进行折叠，一般单极子贴片天线都会出现两个谐振频率：二分之一波长谐振和四分之一波长谐振。然后，在折叠天线上添加另一个四分之一波长谐振枝节，实现第3个谐振频率。加入此枝节后，会令第一谐振频率向低频移动，适当减小贴片长度使第一个谐和第三个谐振频率固定在所需要频率处，这里设计频率为0.9GHz和2.45GHz。

天线的第一谐振频率为四分之一波长谐振，第二个谐振频率因折叠方式的不同而发生变化，一般为四周折叠的尺寸比例越大频点越高。而当此谐振点大于所需频率时可在侧面加枝节来拉低谐振频率，如图2所示枝节B即为调节第二谐振频率的匹配枝节。这里所设计的天线在侧面无枝节时两个谐振频率分别为0.9GHz和1.97GHz，在左侧面加枝节B后可将第二谐振点调节至1.8GHz。

关键词： 蓝牙 三频 单极子 手机天线