Käsipuhelinantennien miniatyrisointimenetelmät

Tässä diplomityössä tutkittiin pienten antennien miniatyrisointimenetelmiä. Tärkeimmät käsipuhelinantenneille asetetut vaatimukset ovat laajakaistaisuus, suuri säteilyhyötysuhde sekä pieni koko. Pienentämisen ongelma on näiden vaatimusten keskinäinen suhde; yhden ominaisuuden parantaminen tapahtuu aina jonkin toisen kustannuksella. Työssä havaittiin, että eri miniatyrisointimenetelmiä soveltamalla voidaan vaikuttaa em. ominaisuuksien jakautumiseen. Aluksi työssä käytiin lyhyesti läpi pienten antennien teoriaa sekä selvitettiin matkapuhelinantenneille asetettuja vaatimuksia. Seuraavaksi esiteltiin muutaman käsipuhelimen sisäiseksi antenniksi soveltuvan antennityypin ominaisuuksia. Käsitellyt antennityypit olivat dielektrinen resonaattoriantenni ja PIFA-antenni (mikroliuska-antenni). Tämän jälkeen tutkittiin eri miniatyrisointitekniikoita ja niiden soveltamista edellä esiteltyihin antennityyppeihin. Useita antenneja tutkittiin kokeellisesti. Tavallisten impedanssi- ja säteilyominaisuuksien lisäksi mitattiin prototyyppien säteilyhyötysuhteet. Miniatyrisointi dielektrisesti kuormittamalla todettiin tehokkaaksi dielektristen resonaattoriantennien yhteydessä, mutta työssä toteutetulle erittäin ohuelle mikroliuska-antennille, jossa on enemmän metalliosia, tämä menetelmä ei sovi. Korkeapermittiivisen materiaalin lisääminen tällaiseen rakenteeseen heikensi antennin säteilyominaisuuksia aiheuttaen metallihäviöiden suhteellisen osuuden voimakkaan kasvun. Tämä johti hyvin huonoon hyötysuhteeseen. PlFA-antennin resistiivinen kuormittaminen lisäsi huomattavasti kaistanleveyttä, mutta tämä tapahtui selvästi säteilytehokkuuden kustannuksella. Muut PIFA-antenneille sovelletut menetelmät huomattiin kokonaisvaikutuksiltaan melko yhdenvertaisiksi. Reaktiivisesti kuormittamalla saavutettiin korkea säteilyhyötysuhde, mutta antennin koon pienentyessä menetettiin samalla kaistanleveyttä. Sama ilmiö havaittiin hidasaaltorakenteissa