但對(duì)于緊湊的便攜式和手持設(shè)備，問題要復(fù)雜得多，因?yàn)樘炀€的周邊環(huán)境一直在變化。用戶在使用時(shí)可能朝不同的方向或靠近身體的不同部位（手腕、頭部或軀干）握持產(chǎn)品，或?qū)a(chǎn)品放在其他物體的附近。因此，天線處于次優(yōu)環(huán)境中，在此環(huán)境中，天線的有效阻抗和共振頻率會(huì)發(fā)生變化并導(dǎo)致性能下降。
當(dāng)天線的共振頻率發(fā)生偏移時(shí)，其呈現(xiàn)給無線電前端剩余部分的阻抗也會(huì)偏離初始值，造成阻抗失配。阻抗失配會(huì)產(chǎn)生三種效應(yīng)。更多的能量從天線端子反射回來，而不是通過這些端子；由于負(fù)載牽引的原因，來自功率放大器 (PA) 的輸出功率下降；以及天線的輻射效率由于容性負(fù)載而降低。
過去幾十年里，天線面臨的這一處境導(dǎo)致射頻鏈路預(yù)算不斷下降，從而影響了產(chǎn)品的性能。由于網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)級(jí)性能的提升，這一性能降級(jí)沒有引起用戶的注意。更多的蜂窩基站、蜂窩基站天線波束形成的使用以及改進(jìn)的誤差校正技術(shù)，在很大程度上對(duì)其進(jìn)行了補(bǔ)償。由于系統(tǒng)級(jí)需求和用戶需求不斷提高，尤其對(duì)于新興的 5G 標(biāo)準(zhǔn)，這類補(bǔ)償可能已經(jīng)“入不敷出”了。
與此情形相關(guān)的損耗模式有三種：吸收損耗、阻抗失配損耗和天線輻射效率損耗。吸收損耗可能高達(dá) 8 到 10 dB，并且目前為止我們對(duì)此無能為力。阻抗失配損耗約為 1 到 2 dB，而天線輻射效率損耗約為 2 到 3 dB。可通過兩種方法來彌補(bǔ)阻抗失配和輻射效率損耗：更改天線的匹配電路和更改天線的諧振。
無線設(shè)備供應(yīng)商在其最新一代的設(shè)備中已經(jīng)解決了該問題。動(dòng)態(tài)調(diào)諧可以補(bǔ)償導(dǎo)致天線共振頻率發(fā)生偏移的頭部和手部效應(yīng)。這是通過使用閉環(huán)調(diào)諧周期減少天線與功率放大器 (PA) 之間的失配以優(yōu)化功率傳輸來實(shí)現(xiàn)的（圖 7）。
圖 7：閉環(huán)調(diào)諧用于動(dòng)態(tài)修改阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性能及減少損耗。
在閉環(huán)調(diào)諧中，將會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)不可避免的反射系數(shù)變化。方法是通過定向耦合器同時(shí)監(jiān)測(cè)天線端子上的正向功率和反射功率的幅度和相位（參見“微型定向耦合器可滿足緊湊型射頻應(yīng)用的需求”）。然后，系統(tǒng)將合成一個(gè)用于調(diào)整位于天線饋電點(diǎn)的匹配網(wǎng)絡(luò)的復(fù)數(shù)共軛，以增強(qiáng)前端與天線之間的射頻功率傳輸。這可以將損耗減少多達(dá) 1 到 3 dB。
這種閉環(huán)調(diào)諧方法盡管很有用，但也存在幾點(diǎn)不足。測(cè)量反射系數(shù)的幅度和相位，然后確定共軛匹配，這需要大量的計(jì)算周期和時(shí)間，或者需要使用查詢表。查詢表的速度較快，但精度較低。為實(shí)施復(fù)雜的匹配，需要采用復(fù)雜的匹配電路。使用此方法實(shí)現(xiàn)的性能提升通常為 1 到 3 dB。
閉環(huán)調(diào)諧的替代方法是孔調(diào)諧，該方法通常與阻抗匹配搭配使用。這種情況下，將以電氣方法更改天線尺寸（調(diào)諧狀態(tài)），將其諧振恢復(fù)到最大功率傳輸點(diǎn)，而不是調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)以適應(yīng)天線阻抗變化（圖 8）。這需要大量小間距的調(diào)諧狀態(tài)。
圖 8.經(jīng)過孔調(diào)諧的天線會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整天線的諧振長度以最大限度減少損耗
這種情況下，與閉環(huán)調(diào)諧一樣，將在天線的饋電端子處測(cè)量反射系數(shù)。接著，使用其中的一種方法執(zhí)行此測(cè)量，確定最佳的新調(diào)諧狀態(tài)。其中三種方法為標(biāo)量方法，只需使用簡單的定向耦合器監(jiān)測(cè)天線端子處的反射功率幅度，然后應(yīng)用不同的計(jì)算方法（被稱為平方擬合、閾值調(diào)整或凹點(diǎn)檢測(cè)）。
第四種方法基于矢量，并使用反射系數(shù)的幅度和相位來確定天線結(jié)構(gòu)的 S 參數(shù)矩陣解，然后確定恢復(fù)天線的共振頻率所需的調(diào)諧器設(shè)置。通常可減少 2 到 4 dB 的損耗。與阻抗匹配結(jié)合使用，總體改進(jìn)范圍為 3 到 7 dB。
對(duì)設(shè)計(jì)成敗至關(guān)重要的建模和仿真
