無線通信系統(tǒng)中的小型化可重構(gòu)天線研究.pdf

1、目前，隨著無線通信技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和推廣，LTE手機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用和普及，這使得 LTE手機(jī)天線研究成為科研工作者們新的研究熱點(diǎn)。同時(shí)，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(jìn)一步加劇手機(jī)天線的設(shè)計(jì)難度。此外，人們對(duì)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(yán)重的擁堵，頻譜資源的使用受到嚴(yán)重的限制和制約。超寬帶天線、陷波天線及可重構(gòu)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(duì)無線終端系統(tǒng)中小型化、多頻段、可重構(gòu)、高性能天線設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步嘗試和研究。
　　本文在開篇主要介紹了 LTE手機(jī)天線、超寬帶可重構(gòu)陷波天線的研究背景和研究現(xiàn)狀，為本文的整體設(shè)計(jì)提供了現(xiàn)實(shí)

3、基礎(chǔ)。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(duì)稱振子天線）以及天線的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，這一部分作為本文的理論基礎(chǔ)。
　　本文主要是結(jié)合常規(guī) LTE手機(jī)天線設(shè)計(jì)方法及天線形式，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)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(jī)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(shí)現(xiàn)

4、了手機(jī)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(dá)到50％以上，在高頻段達(dá)到95%以上。特別地，為了模擬手機(jī)的實(shí)際環(huán)境，仿真時(shí)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(duì)介電常數(shù)?r?3，損耗正切值0.01t an??）。最后，對(duì)本文所提出來的天線進(jìn)行了加工和測試，并且將測試結(jié)果和仿真結(jié)

5、果進(jìn)行對(duì)比分析，得到測試和仿真結(jié)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(jié)構(gòu)為共面波導(dǎo)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(jié)構(gòu)，延展天線電流路徑來實(shí)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(gè)頻帶內(nèi)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(duì)帶寬達(dá)到了124%。在本文設(shè)計(jì)超寬帶天線基礎(chǔ)之上，結(jié)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(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合可重構(gòu)思想，設(shè)計(jì)了一款在5-6GHz實(shí)現(xiàn)頻率可重構(gòu)的超寬帶陷波天線。本文主要采用PIN開關(guān)，通過控制開關(guān)的通斷來控制結(jié)構(gòu)單元的電流路徑，從而實(shí)現(xiàn)天線的陷波頻率可