優化移動設備的天線設計
移動設備的天線必須足夠小、足夠輕，以便能放入手機設備中分配給它的有限空間。平面倒F 天線(PIFA) 體積小、功率強大，而且效率很高，所以非常適合用于無線通信。這些天線可以幫助蜂窩設備、WiFi 及Bluetooth? 技術實現多頻段覆蓋，因此也非常適合IoT 兼容對象與設備。
本教程中模擬的移動設備是一個4G 設備，其中包括一個安裝在PTFE 塊上的含FR4 印刷電路板的PIFA、ABS 外殼，以及包含復合硅襯底的玻璃。天線本身包含涂覆一層高導電薄銅層的PFTE 塊、介于完美電導體(PEC) 底面和饋帶之間的集總端口、以及短接至底面并與饋帶相鄰、用于實現阻抗匹配的另一個導電帶。它還包括了一個阻抗匹配狹隙，用于將天線匹配至50 Ω 的參考阻抗。
移動設備中平面倒F 天線的模型幾何
PEC 邊界具有較低的下行頻率范圍，因此在仿真中被用于模擬天線。由于銅層具有很高的電導率，所以可忽略金屬損耗。將PIFA 作為一個由完美匹配層(PML) 包覆的球形域進行模擬，PML 層負責吸收所有向外的輻射。集總端口的參考阻抗為50 Ω，用于激勵PIFA 和計算輸入阻抗。
借助仿真，我們可以計算PIFA 的場分布圖。結果顯示了模型上方遠離饋帶的另一端的金屬表面的場。這些測量實際上類似于四分之一波長單極子天線陣模型中的測量，PIFA 正是它的一種衍生設計。
PIFA 上部電場分布的結果圖
仿真還計算了極坐標格式的遠場輻射模式。方位角的輻射模式不再是全向模式，因為我們已經最小化了天線，它目前僅位于底面的一個小角落中。
觀察S 參數發現電壓駐波比(VSWR) 小于2:1，說明天線的輸入阻抗與參考阻抗非常匹配，這也是網絡分析員和其他常見測試系統中要進行的例行測量。
計算給定AWS 下行頻率范圍內的S 參數
除了二維遠場計算之外，您還能查看輻射模式的三維仿真，其中會顯示最大輻射及空值。
PIFA 的三維遠場輻射模式
為了滿足5G 應用，在上面這個介紹性的模型基礎之上，我們還需要進行更多的研究工作。如果需要處理更高的數據速率，工作頻率應該增加至毫米范圍，以便支持更寬的帶寬。這將在發射端和接收端之間造成更高的路徑損耗，因此天線應該能提供更高的增益來覆蓋更遠的距離。
但是從方位角來看，這將極大地降低覆蓋范圍，因為輻射模式會非常銳利。因此，需要相控陣天線來將輻射束引向所需方向，以便突破高增益天線中的角相關限制。
通過優化移動設備天線的設計與性能，當然也包括我們上面提到的那些方面，我們也許能先于預期開發出一個理想的物聯網，也許很快就能享受這一新技術帶來的各種便利。