小型無線設備天線與定向片上天線技術研究.pdf

1、隨著無線通信的發(fā)展,天線成為無線設備中一個重要的組成部分,當無線設備小型化后,天線設計遇到了許多挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)體現(xiàn)在三個方面,首先是小天線設計,從半波長天線到四分之一、八分之一波長天線,從鞭狀天線到低剖面天線,從自由空間天線到高介質天線,天線的體積不斷縮??；其次是寬帶天線設計,由于無線應用所需的信道容量不斷增加,天線的工作帶寬從幾MHz發(fā)展到幾GHz；最后是高增益天線設計,為了擴大天線的輻射范圍,具有高增益的天線陣技術獲得了迅速發(fā)展。除

2、了天線設計的挑戰(zhàn),無線設備也帶來了一些新的問題,例如手機天線需要與手機的整體設計同步進行,不能選擇作為最后的設計；片間無線互連天線對周圍電路的干擾,等等。本論文對天線的研究主要包括如下內(nèi)容:
　　 提出了針對具有有限地天線的設計方法。折疊手機和滑蓋手機具有兩個有限地平面,文章通過仿真結果和模型機的測試結果研究具有不同角度和比率的兩個有限地平面對天線帶寬、諧振頻率、諧振中心頻率回損、增益和方向圖的影響,測試結果顯示試驗手機的TRP

3、(Total Radiated Power)和TIS(Total Isotropic Sensitivity)滿足CTIA(the Cellular Telecommunications and Internet Association)的要求。通過研究將幾個天線集成在一個有限地平面上,設計一個具有PIFA(PlanarInverted-F Antenna)、IFA(Inverted-F Antenna)和MONOPOLE的雙SIM(S

4、ubscriberIdentity Module)卡手機,其主電路板尺寸為105mm×45mm,通過優(yōu)化天線的位置和調整天線尺寸來增加三個天線間的隔離度。PIFA和MONOPOLE支持GSM(Global Systemfor Mobile communications)應用,它們的TRP和TIS都滿足CTIA標準,IFA支持Bluetooth,其最高增益為3.79dBi。
　　 提出了雙頻同軸串饋天線陣設計。該天線陣由基頻輻射同

5、軸段、倍頻輻射同軸段和末端調節(jié)同軸段組成。由于倍頻的關系,倍頻輻射同軸段的數(shù)量必須為偶數(shù),天線陣的兩個工作頻段的增益可分別調整。出于實驗目的,設計一個工作于900MHz和1800MHz的雙頻串饋天線陣,其S11在900MHz和1800MHz分別為-24.8dB和-14.3dB,帶寬為830-1020MHz和1700-1970MHz(以-5dB S11為標準),在水平面具有很好的全向性。該天線陣具有結構簡單和費用低的優(yōu)點,很適合小型中繼器

6、的GSM900(880-960MHz)/DCS1800(1710-1880MHz)應用。
　　 提出了24GHz階梯反射定向片上天線設計。該天線使用標準0.18um6層金屬CMOS工藝制造,它由激勵極子和反射極子構成,通過調節(jié)反射極子的數(shù)量、間隔和臂寬,成功改變了激勵極子的方向圖,以抑制天線向芯片內(nèi)電路的輻射。測量結果顯示階梯反射定向片上天線在24GHz具有6.25dBdc增益,其帶寬為19.92-27.60GHz(以-6dBS