從圖中可以發現，頻率越高天線的增益越高，而同時，天線輻射方向圖越窄。因此在天線設計時，增益主要照顧低頻段，而輻射方向寬度則要重點關注高頻段。同時可以發現，R1對低頻段增益和波瓣寬度影響不大，對高頻段影響較大；而R2正好與R1相反，對高頻段增益和波瓣寬度影響不大，對低頻段影響較大。R1和R2 越大，天線增益越大，而天線波瓣寬度越窄。因此需根據天線增益和輻射寬度對環片內外半徑進行折中選擇。

其次是激勵金屬小球尺寸的設計。金屬小球與饋電同軸延長出來的內導體柱連接，由于饋電是由小球的輻射實現的，因此不存在平衡不平衡的問題。同時，對小金屬球體進行優化，優化參數量小直觀，容易實現天線的匹配。通過對小球尺寸的參數建模和仿真，可以得到小球半徑R0對天線駐波的影響，如圖4所示。

可見小球半徑對低頻段駐波影響比較明顯，同時，仿真還發現小球半徑對天線輻射方向寬度影響不大。

3 天線優化及測試結果

根據上一節的參數計算結果，選取天線主要結構參數為R1=55，R2=60，R0=25，然后采用Ansoft公司的高頻仿真軟件（HFSS）［8］，對圖 2中主要參數進行優化計算，優化后的天線結構為：圓環R1=58mm，R2=75.5mm，t0=2mm；金屬球錐R0=23mm，錐角 θ=41.2°，a=2mm，d=100mm。主平面遠場輻射方向圖如圖5~圖8所示。

按照優化尺寸加工天線模型，并設計了天線罩，天線罩采用2 mm厚的玻璃鋼材料，經測試對天線駐波和輻射特性影響不大。

使用安捷倫公司的矢量網絡分析儀對其駐波性能進行測試，指標如圖9所示。實測駐波比與天線仿真阻抗特性吻合較好，從800MHz~2500MHz，電壓駐波比VSWR《1.5時的帶寬達到了100%，實現了天線的超寬帶特性。

天線增益與方向特性的實測結果與仿真結果對比情況如表1所示。

從測試的結果來看，與優化仿真數據吻合較好，特別是天線遠場輻射方向圖與仿真結果非常接近，達到了最初的設計目標。

本文針對目前3G移動通信室內分布系統中存在的問題，即在部分商務寫字樓和賓館酒店的走廊安裝全向天線不能滿足兩側縱深區域通信覆蓋要求的問題。從環形天線的基本理論出發，討論了其實現寬帶輻射和平衡匹配饋電的方法，提出了一種新型的環形天線結構，從仿真和實測的結果來看，實現了設計目標，天線具有很好的雙向輻射和超寬帶特性，從而可以大大降低3G室內通信系統建設成本，有助于提高整個網絡的質量和容量。