基于矩量法对一种手机天线的特性分析电讯技术2002年第5期:1001-893X(2002)05-0036-05研究与开发李玉莹徐晓文(北京理工大学电子工程系，北京100081)摘要:本文基于矩量法，对一种便携式手机天线的特性进行了研究。利用Pocklington积分方程和Galerkin法，采用分域基函数展开模式，得出了矩形导电机壳及单极天线上的电流分布和输入阻抗，并对儿种不同尺寸导电机壳上的天线特性进行了分析。计算结果表明导电机壳尺寸在很大程度上影响天线的性能，合理选择导电机壳尺寸可有效调节便携式手机天线的性能。关键词:通信设备；单极天线;矩量法;表面贴片模型;阻抗:TN82816文献标识码:ACharacteristicAnalysisofAntennaforHandsetUsingLIYu-,(DepontmentofElectron!c,ofTechnology,Bei激ngl00081,China)Abstract:lnthisofkindofportablehandsetantennaareanalyzedbyMomentmethod.PequationandGalerkinmethod,thecurrentdistributionandtheinputimped2anceofthemandtheconductinghandsetchassisarecalculatedbyusingpiecewisefunctionastheexpansionandtestingfunctions.lnaddition,thecharacteristicsofthemonopolesondifferentdimensionsofconductinghandsetchassisareanalysed.Theresultsindicatethatthedimensionoftheconductinghandsetchas2sisaffectstheperformanceofhandsetantennatogreatdegree,anditcanactasafactortoadjusttheperfor2manceofhandsetantenna.Keywords:Communicationequipment;Handsetantenna;Momentmethod;Monopole;lnputimpedance析和研究,但分析方法大多限于FDTD方法[1〜2]o这一、引言随着通信事业的发展，通信设备趋于小型化，对小型天线的需求愈来愈迫切，对小天线的研究己引起了众多天线设计师和科技工作者的关注。特别是近年来,用于个人移动通信的手机天线越来越小型化。设计体积小、重量轻、低轮廓、高增益、安全性好的手机天线成了国内外许多天线工程师及通信商家研究和开发的热点。对于复杂环境下的手机天线系统，很难利用解析法对所研究的问题精确分析。到目前为止,对便携式手机天线而言，有人做过数值分种方法在处理问题时需要单独考虑吸收边界条件，这样增加了处理问题的难度和效率。研究复杂环境下的手机天线有效方法之一是矩量法，它在处理天线远场、近场参量时其精确性和灵活性。对矩量法应用最广的是对线天线的分析和研究[3〜5]O文献⑹基于矩量法,引入表面贴片模型对任意复杂形体进行建模和分析。但是到目前为止,利用矩量法对手机天线进行系统的研究还未见报导。本文采用矩量法，基于Pocklington积分方程和Galerkin法，采用分域基电流展开法对便携式手机天日收稿日期:2002-03-06?36?电讯技术2002年第5期线进行了详细的研究和分析。同时处理了线面接合处电流的连续性，计算得出了手机天线在不同尺寸导体外壳情况下的阻抗特性，计算了手机天线系统的远场方向图，并将部分计算结果同实验进行了比较。研究与开发|iv-jkRA(r)=lds',4nsRVvvvv①(roods',R=|r-r|esR4r-jkR式中I为表面电流,也是我们要求的未知电流；。为表面电荷密度；/）「和「分别为场点（x,y,z）和源点（X，n',z'vvv二、基本理论及模型本文所研究的手机模型见图lo天线系统工作频率为fO=2GHZo其中天线馈电方式采用点馈，馈点位于天线基端，单极天线位于机壳上表面中心。坐标系原点为馈电点所在位置,Z轴平行于单极天线，具体坐标系见图1O的位置矢量。对于线天线而言，我们采用分段正弦展开函数计算其表面上的电流分布，而对于与其相连的导体机壳,我们采用表面贴片模式展开其上的电流。对于线天线上的电流（设仅有Z向），展开函数为••sink(z・zn)z,zWzWzn??sink(zn-zn-l)n-l(2)Js=Psink(zn+l・z)z,zWzWzn+lsink(zn+l・z)nyz面为例)••z),zn-lWzWzn??(・zn・l)(3)k(zn+l.z)coskyz,znWzWzn+lsink(zn+l.zn)这里假设电流沿y方向为余弦变化,其它面上电流展开函数可由⑵式做相应的坐标代换即可。将(6)[2]和⑺式代入⑴式，可得Pocklington积分方程：图1简单手机模型示意图E=-••SU)EjOf图1中,线天线长度为1=0.25入0,直径为7.022XIOXOo导电机壳各部分的尺寸分别为lx-3(+kGr,r)ds,l(r)2sr⑷?？••2•...