移動通信微波電路與天線的小型化研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代無線通信技術發(fā)展以及先進微波集成電路技術與片上系統(tǒng)(Systemon-chip)集成技術的結合使得任意時間、地點的無線通信成為現(xiàn)實. 作為通信系統(tǒng)的構成部分,微波電路的小型化、高性能成為研究熱點.電磁帶隙(Electromagnetic bandgap-EBG)結構為系統(tǒng)的小型化、高性能提供了新的途徑.本文的工作主要圍繞微波電路應用電磁帶隙使之小型化、現(xiàn)代移動通信中天線的小型化設計展開,并根據(jù)實際產(chǎn)品的設計展現(xiàn)電磁帶隙結

2、構及小型化移動天線的特點. 自 E.Yablonovitch 與 S.John 提出了具有周期性阻抗特性的光子晶體(Photonic band-gap,PBG) 后,人們將光學領域的帶隙結構引入到微波電路的應用中(PBG在微波電路改名為EBG),引起業(yè)內(nèi)廣泛的關注,并對其進行詳盡的理論分析、實驗測試.目前EBG的研究主要集中在濾波電路、高頻諧振抑制、天線性能改善等無源器件設計及系統(tǒng)級性能改善、小型化的方面,由于EBG結構本身的慢

3、波效應,使系統(tǒng)器件小型化成為可能.一些新穎、緊湊的 EBG 結構紛紛提出.此外考慮到封裝的問題,Nesic 等人提出不需要襯底或地板蝕刻技術.在EBG結構的基礎上韓國學者提出了DGS(Defect Ground Structure)結構.EBG結構為通信系統(tǒng)小型化、性能提高提供了一條新的道路. 天線作為無線通信系統(tǒng)中的重要部件之一,其性能好壞直接關系到系統(tǒng)的通信質(zhì)量.無線通信技術的飛速發(fā)展對終端天線提出了更高的要求,天線的小型化

4、及多頻帶技術的應用在近幾年受到特別的關注.移動通信經(jīng)歷了第一代的模擬系統(tǒng)、第二代的數(shù)字GSM系統(tǒng)及后來因為用戶急速發(fā)展,而進行的DCS(DigitalCommunication System)頻段的容量擴展.根據(jù)世界各地所應用制式的不同,還有其他頻段的要求,如CDMA、PCS、PHS等頻段.伴隨著3G移動通信業(yè)務的擴展及移動設施的小型化,對天線工作空間、特性提出了更高的要求. 本文首先介紹了通信微波電路中電磁帶隙結構的應用、分析

5、方法、特性及其慢波特性的小型化設計,然后介紹目前移動通信中所涉及到的小型化內(nèi)置天線的設計、要求與趨勢.后續(xù)章節(jié)根據(jù)相應的EBG結構特性展開EBG結構在微波電路中的無源濾波器、高Q值的諧振腔設計,并提出了相應的設計理念與規(guī)則.通過大量的仿真測試,對EBG結構的設計參數(shù)進行優(yōu)化.實驗證明,EBG結構對移動通訊系統(tǒng)微波電路小型化效果良好. 小型化、高性能、低剖面移動通訊天線設計,涉及到平面天線與單極天線,是本文的另外一個重點.根據(jù)當前

6、移動電話、固定臺的需要,應天線狹小空間的要求,提出了一些新穎的手機內(nèi)置式天線設計,進行了仿真分析,并對最終的天線工作狀態(tài)進行了Passive與Active測試,進一步驗證了所設計的小型化天線滿足客戶的通話質(zhì)量要求與入網(wǎng)測試認證. 對當前移動通訊的小型化天線設計,根據(jù)實際案例及實踐經(jīng)驗,提出了一些設計規(guī)范、注意事項.另外對天線的空間要求、主板Feed&Short Pad的布局提出了一些建設性的規(guī)范與要求,為縮短研發(fā)周期、降低風險提