现在的移动电话不只要支撑蜂窝频率,还要支撑那些用于移动电视、蓝牙、WLAN和定位服务的非蜂窝特性。由于每次手机换代都缩小了天线的可用空间,天线被包在相机和键盘电路周围并重新安排途径,导致天线功率下降。一部分功能丢失可以经过天线调谐得到康复,即运用动态阻抗调谐技能依据作业频率和环境条件优化天线的功能。但是,所面对的应战是,任何成功的天线调谐计划均须满意损耗低、线性度高、可以处理很高强度的RF信号且耗能少的要求。
天线调谐架构
当无源天线不再满意带宽要求进步、手机规划更杂乱、天线可用空间更小等功能要求时,一般运用开环天线调谐体系。在开环体系中,可调谐元件依据静态信息 (如发射/接纳频率、调制计划或运用情况)在设定的频段和作业形式下微调天线的功能(见图1)。但由于开环体系不对天线的运行状况进行实时丈量,因此无法详细考虑环境条件。
在移动设备中,环境条件非常重要,它们在用户行走、开车或移动手指时产生改动。天线规划者可运用自适应闭环天线调谐技能来应对这些条件改动。在闭环调谐计划中,失配传感器盯梢天线的运行状况并供给反映实际情况的反应信号。
失配传感器把VSWR(反射回天线的功率起伏)与发射功率进行比较并调理阻抗调谐电路。调谐算法使可调元件在各种运用情况下继续盯梢环境条件,并把阻抗调到最优值(见图1)。

图1:开环(左)和闭环(右)天线调谐计划
调谐应战
理论是有用的,但在蜂窝电话中完成自适应天线调谐的最大妨碍是缺少电气参数可调、损耗低且调整比满意宽的高功能无功元件。在“高功能”方面,最具应战性的元件要求是功率处理才能和线性度。例如,GSM天线一般有必要可以处理最高+33dBm的发射功率,但在失配条件下,调谐元件实际上需求处理电压高达 30Vpk或功率高达+40dBm的RF信号。
为寻觅更好的调谐资料,人们在曩昔几年里进行了很多的研讨。例如,为完成可调的天线和滤波器,一些研讨者现已运用了微机电体系(MEMS)和铁电资料技能(如钛酸锶钡,BST)。这些技能虽然有发展前景,但现在仍面对着巨大的技能和制作妨碍。要充沛满意天线调谐的需求,规划人员需求能支撑量产的技能,最好是老练的技能。
天线杂乱性
天线是杂乱器材,嵌入在手机中的天线也不破例。由于手机的RF收发器是针对50Ω阻抗规划的,因此其天线最好也能在整个频段呈50Ω阻抗。但事实上,这很少能做到,由于依据电磁规律,手机天然生成具有天线带宽窄、匹配不良和辐射功率低一级特色。
因此,天线在整个波段一般是按非50Ω阻抗规划的,对多波段天线,VSWR的典型值为2:1或3:1。天线阻抗也受其它要素的影响,如手机握持方法(即“头手效应”)。运用者的身体也吸收功率,进一步约束了天线的辐射功率。手机天线一般在VSWR优于3:1的状态下作业,但假如运用者把手指放在天线发射器上,VSWR 或许进步到9:1。假如在信号链中所有器材都是按照在VSWR为1:1规划的,那么或许会出问题。图2显现了“手效应”的影响,所谓手效应是指当手放在天线发射器邻近时天线产生谐振点偏移(detuning)。这个效应改动了天线的谐振频率,导致天线在预订作业频率严峻失配。

图2:当用户把手放在天线发射器邻近时,天线的谐振频率产生改动,导致在预订作业频率失配。