高效率LTE小蜂窝基站天线设计

测量

最后，天线原型在Pulse公司进行制造和测量。图10用Smith图显示了没用匹配电路时端口的仿真与测量阻抗。这里的端口1在绝大部分理想带宽上得到了完美匹配。

图10：没有匹配电路时仿真(虚线)和测量(实线)得到的端口阻抗。

图11a和11b显示了有和没有匹配电路时测量到的原型反射损耗和隔离值。图12显示了有匹配电路时的相应结果，图13显示端口2的谐振增强时隔离性能将变差。仿真和测量之间的一致性总体来看是不错的。

图11a：有匹配电路时测量得到的反射损耗和隔离值。

图11b：没有匹配电路时测量得到的反射损耗和隔离值。

图12：有匹配电路时的仿真(虚线)和测量(实线)得到的端口阻抗。

图13：最终设计中的端口隔离性能，其中虚线为仿真结果，实线为测量结果。

主要出于教育的目的，可以仔细观察图14所示的仿真和测量数据之间的频率偏差做进一步研究。对分立元件公差的统计分析展示了相对稳定的性能。不过馈线长度出现1.25mm或两度的变化足以解释这个差异。这也表明必须仔细考虑结构的尺寸以及如何将这个馈线长度用作调整匹配天线频率(通常几十兆赫兹)的一种直接方式。最后，测量数据确认，设计的匹配电路可以将端口2的辐射效率提高20%以上，天线增益提高约2dB。

图14：有匹配元件时的端口2反射损耗。实线是测量结果。红色虚线是仿真结果，显示了由于元件公差引起的统计分析结果。蓝色虚线是馈线加长1.25mm后的仿真结果。

本文小结

本文介绍的虚拟软件设计方法提供了一种“第一遍就正确”的匹配电路设计流程，与传统方法相比它具有更高的效率和成本效益，为天线设计师提供了天线频率调谐的量化指南，可确保他们设计出更高质量的产品。Pulse公司为LTE小蜂窝基站设计的创新性双馈线单辐射器孔径耦合片状天线就是应用这种方法的一个极好例子。

图15：端口1的总体辐射图案。

关于作者

Kimmo Honkanen，Pulse Electronics公司射频工程师

Kimmo Honkanen 2006年毕业于科亚尼理工学院通信与传输专业，拥有信息科技学士学位。他在位于芬兰比克希市的Pulse Electronics公司已经做了5年的射频工程师。

Jussi Rahola，Optenni公司管理总监

Jussi Rahola在1996年获得了芬兰阿尔托大学数字数学专业的博士学位。他以前曾就职于芬兰科技信息中心和芬兰的诺基亚研究中心。2009年至今他一直担任Optenni有限公司的管理总监，专门从事Optenni Lab匹配电路优化软件的开发。

Jaakko Juntunen博士，AWR欧洲公司电磁应用部门负责人

Jaakko Juntunen在1995年获得赫尔辛基大学数学和应用物理的硕士学位，并在2001年拿到博士学位，曾发表过一篇研究有限差时域(FDTD)方法的论文。