Подложка ИС - оценка и оптимизация антенны сотового телефона с настраиваемым раскрывом

часто меняется электромагнитная среда смартфонов и других портативных беспроводных устройств, что в основном вызвано поведением пользователя. Благодаря взаимодействию между EM и телом пользователя сам пользователь существенно влияет на радиационные характеристики антенны устройства. Пользователи используют разные методы, поэтому при проектировании антенны необходимо учитывать случайные факторы. как правило, в результате такой связи каналы беспроводной связи снижаются, и конструкторы должны осторожно сводить к минимуму любые проблемы, которые могут возникнуть в результате различных физических воздействий.

For the design of the tunable aperture antenna, Мы ввели новый метод вычисления потенциальной ширины полосы частот и радиационной эффективности антенны в различных условиях ее использования. Это поможет проектировщикам заранее оценить подходящий дизайн антенны Процесс проектирования PCB. We imported the antenna pattern and S parameters into the radio frequency design automation software platform OptenniLab, оценка характеристик антенны, and synthesized a согласующая схемаоптимизация общей радиационной эффективности антенны.

Что касается настраиваемых антенн с апертурой, то для оценки теоретических характеристик антенны мы сначала находим оптимальные значения настроенных элементов с апертурой, чтобы добиться максимальной радиационной эффективности. В конце процесса проектирования мы оптимизировали схемы согласования и настройки, а затем сравнили их эффективность с оптимальной радиационной эффективностью.

Simulation model for use case configuration
The main phenomena that affect antenna performance due to being close to the body are:

1) расстройка антенны из - за диэлектрической нагрузки. Поскольку нагрузка диэлектрика удлинила электрическая длина антенны, частота антенны уменьшится.

2) The loss caused by the absorption of power by the body. This loss directly affects the radiation efficiency of the antenna.

Эмуляция в данной статье состоит из миниатюрных антенн смартфонов с электрическим приводом, показанных на рисунке 1, which is essentially non-resonant at the design frequency. Use ANSYS HFSS EM simulator to simulate antennas in three configurations:
We refer to these configurations as "free space configuration", "расположение рук" и "расположение головы".
New performance characteristic diagram for aperture tuning antenna
There are two basic tuning methods for mobile phone antennas, the so-called aperture tuning and impedance tuning (Figure 4). апертурная настройка, the tuner component will change the current distribution in the structure, это влияет на его сопротивление и эффективность излучения. The ability to optimize radiation efficiency is one of the main reasons for the popularity of aperture tuning, Мы также предлагаем новый метод визуального представления характеристик антенны в качестве функции компонентов апертуры.
в лаборатории, when the normalized radiation pattern of the electromagnetic simulator is imported together with the S-parameter matrix of the electromagnetic system, когда терминальная схема установлена на порту, программное обеспечение может вычислить общий радиационный режим путем наложения соответствующих весовых режимов на порт. полученная в результате общая модель излучения может быть использована для непосредственного расчета радиационной эффективности, связанной с регулятором, facilitating the study of some representative tuner component values.

для небольших нерезонансных антенн, портовые импеданцы питания как функции узла модулятора, как правило, не очень полезны, так как антенна предназначена для работы только с контуром совпадения коллекторов. Вместо этого мы должны спросить, насколько широко можно получить ширину полосы при заданном уровне потери опорного эхо? OptenniLab имеет инструмент вычисления потенциала полосы частот [1], который может помочь ответить на любые вопросы, касающиеся значений элементов апертуры.

для рисунка 5 (a) - (c) в каждой конфигурации окружающей среды мы создаем "отображение" радиационной эффективности и ширины полосы пропускания в качестве функции для нескольких значений компонентов выделенной апертуры. потери эхо - сигнала, рассчитанные по потенциалу полосы пропускания, составляют 10 дБ.

Physical performance limitations of different configurations
When considering the ultimate performance limits of each configuration, Мы должны найти оптимальные значения для сборки отверстий, чтобы максимально повысить радиационную эффективность. The optimal value depends on the frequency band and configuration. когда мы поставили цель оптимизации и оценили характеристики кандидата на проектирование, очень полезно знать об окончательных ограничениях.

In this study, Мы рассматриваем две ситуации: полоса частот спутниковой навигации бункер B1 - 2 (approximately 1587-1592MHz) and 3GPP frequency band 1 (1920-2170MHz). одноапертурный регулятор, the best radiation efficiency can be easily found by adjusting the value of the aperture component-the RF design automation software platform can recalculate the radiation efficiency in real time. были достигнуты следующие результаты:

бункер B1 - 2

• свободное пространство: hrad, max=41% (-3.9dB), диаметр отверстия L = 1.4nH

• руки: hrad, максимальная величина = 24% (- 6.2db), L - апертура = 3,4 nH

• Ответственный: hrad, max=6%(-12.2dB), aperture=open circuit

3GPP - диапазон 1

· Free space: hrad, max=45% (-3.4dB), L aperture=1nH

• руки: hrad, максимум = 32% (- 5.0db), L - апертура = 3nH

• головная часть: hrad, максимальная величина = 6% (- 12.2db), L - апертура = 5nH

теория и практика согласующая схема performance
The radiation efficiency gives the physical upper limit of the total efficiency of the antenna at a given frequency. на практике это физический потолок не может быть достигнут, because it requires perfect lossless impedance matching over the entire frequency band. и, for different configurations, оптимальное сопротивление согласующая схема is not necessarily the same. принимая во внимание теоретический замыкающий апертур, in which the aperture component adapts to changes in the environment, Мы можем установить оптимальное значение компонента с диафрагмой. But even so, Мы по - прежнему должны согласиться с компромиссом в отношении совпадения сопротивлений в диапазоне частот и конфигурации.