無線通信系統(tǒng)中的小型化可重構天線研究.pdf

1、目前，隨著無線通信技術的發(fā)展和完善，無線終端產(chǎn)品也越來越向高集成度、高性能、多功能方向發(fā)展，這就使得無線終端產(chǎn)品天線趨向于小型化、寬帶、高集成度、高性能。伴隨著LTE標準的發(fā)展和推廣，LTE手機得到了廣泛的應用和普及，這使得 LTE手機天線研究成為科研工作者們新的研究熱點。同時，從頻段覆蓋上來說，在覆蓋原有2G、3G頻段外還必須覆蓋到4G頻段，這就要求天線具有寬頻帶特性，這將進一步加劇手機天線的設計難度。此外，人們對于無線通信系統(tǒng)中通信

2、容量、通信速度、通信安全性等諸多方面的需求不斷增加，電磁波頻譜也出現(xiàn)了嚴重的擁堵，頻譜資源的使用受到嚴重的限制和制約。超寬帶天線、陷波天線及可重構天線的提出在一定程度上大大提高了電磁波頻譜資源的使用。本文正是基于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和需求，對無線終端系統(tǒng)中小型化、多頻段、可重構、高性能天線設計進行了初步嘗試和研究。
　　本文在開篇主要介紹了 LTE手機天線、超寬帶可重構陷波天線的研究背景和研究現(xiàn)狀，為本文的整體設計提供了現(xiàn)實

3、基礎。并且簡要的介紹了兩款比較經(jīng)典的天線形式（單極子天線和對稱振子天線）以及天線的幾個關鍵參數(shù)，這一部分作為本文的理論基礎。
　　本文主要是結合常規(guī) LTE手機天線設計方法及天線形式，創(chuàng)造性地設計了能夠覆蓋GSM850/900、DCS1800、PCS1900、UTMS2100及4G頻段的小型化、寬頻段、高性能的手機天線。天線尺寸大小為9mm×35mm×3mm，通過采用單極子耦合饋電、短路枝節(jié)加載、地回路利用及集總電感元件的加載實現(xiàn)

4、了手機天線的寬頻帶、低頻化特性，頻段覆蓋824MHz-960MHz、1710MHz-2690MHz。天線具有較好的類單極子方向圖特性，并且具有良好的輻射效率，天線在低頻段的輻射效率達到50％以上，在高頻段達到95%以上。特別地，為了模擬手機的實際環(huán)境，仿真時在天線基板外層增加了厚度為1mm的塑料殼體（其中塑料殼體的的相對介電常數(shù)?r?3，損耗正切值0.01t an??）。最后，對本文所提出來的天線進行了加工和測試，并且將測試結果和仿真結

5、果進行對比分析，得到測試和仿真結果具有較好的一致性。
　　本文研究分析了一款小型化超寬帶天線，天線結構為共面波導饋電的圓盤單極子，通過在天線輻射體四周額外加載齒輪型結構，延展天線電流路徑來實現(xiàn)天線的小型化特性。超寬帶天線頻段覆蓋3.1-13.2GHz，整個頻帶內天線具有較好的駐波特性、輻射方向圖穩(wěn)定性等，天線的相對帶寬達到了124%。在本文設計超寬帶天線基礎之上，結合陷波特性思想，通過在天線輻射單元上刻蝕 C型槽線和加載寄生單元，

6、使其在IEEE802.1a（5.15-5.35GHz、5.725-5.825GHz）、HIPERLAN/2（5.15-5.35GHz、5.47-5.725GHz）、C-Band（3.7-4.2GHz）產(chǎn)生單頻陷波特性和雙頻陷波特性，該天線具有較好的陷波特性。在此基礎上，進一步結合可重構思想，設計了一款在5-6GHz實現(xiàn)頻率可重構的超寬帶陷波天線。本文主要采用PIN開關，通過控制開關的通斷來控制結構單元的電流路徑，從而實現(xiàn)天線的陷波頻率可