無線終端設(shè)備天線及其解耦技術(shù)的研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，要求天線能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)盡量多的功能。出于對天線小型化的考慮，多頻段天線無疑是最佳的選擇。因此，開發(fā)高性能小型多頻段天線是無線終端天線技術(shù)發(fā)展的迫切需求。各種無線通信業(yè)務(wù)和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，多天線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。由于受到尺寸的限制，如何降低無線終端設(shè)備天線單元之間的互耦是多天線技術(shù)的核心問題之一。本論文結(jié)合科研課題和各種無線通信系統(tǒng)的需求，對無線終端設(shè)備天線及其解耦技術(shù)等問題展開研究。作者的主要工作和創(chuàng)造性成果可

2、以概括為：
　　 1.對無線終端設(shè)備天線進(jìn)行了研究。(1)針對無線設(shè)備要求天線具有多頻段、寬頻帶、小型化等性能，采用下面幾種方法加以實(shí)現(xiàn)：天線形式主要采用單極天線和PIFA天線形式；分別利用諧振枝節(jié)法、多縫隙法、曲折線法很好地實(shí)現(xiàn)了天線的多頻段特性；并且主要通過對饋電形式進(jìn)行改進(jìn)，將一般的微帶饋電形式改進(jìn)為耦合饋電和平面套筒饋電形式，將PIFA中的探針饋電形式改進(jìn)為梯形平板饋電形式，在實(shí)現(xiàn)多頻段的基礎(chǔ)上進(jìn)一步展寬天線的阻抗帶寬；

3、在此基礎(chǔ)上，利用頂加載技術(shù)以及彎折枝節(jié)法實(shí)現(xiàn)了天線的小型化。(2)在DVB-H單極天線的設(shè)計(jì)中，分析載體金屬盒對天線性能影響。根據(jù)手機(jī)實(shí)際使用情況，設(shè)置最佳角度為150度。(3)在3G PIFA天線的設(shè)計(jì)中，采用雙枝節(jié)激勵(lì)PIFA天線的1/8波長和1/4波長雙諧振模式，實(shí)現(xiàn)了雙寬頻帶特性。
　　 2.研究了無線終端設(shè)備多天線地支解耦技術(shù)。分析在無線終端設(shè)備中雙天線位置對耦合的影響：當(dāng)雙天線并列放置時(shí)，由于天線單元處于另一個(gè)天線單

4、元較強(qiáng)的近場區(qū)域，因此發(fā)生強(qiáng)耦合。在地板上引入另一條耦合路徑，控制其幅度和相位與原來的耦合場相抵消，也就是地支解耦技術(shù)。根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)一款無線設(shè)備單頻工作雙天線系統(tǒng)，設(shè)計(jì)由三個(gè)垂直枝節(jié)和一個(gè)水平枝節(jié)組成的耦合元倒E形地支結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)中間最長的垂直枝節(jié)控制耦合場的幅度和相位；水平枝節(jié)和兩端較短的垂直枝節(jié)主要調(diào)節(jié)耦合元的諧振頻率。天線元之間的互耦明顯減小，在2.45GHz處耦合為-46.7dB，與不加地支結(jié)構(gòu)相比改善大約20dB。同樣設(shè)計(jì)了

5、一款雙頻工作雙天線系統(tǒng)，由五個(gè)垂直枝節(jié)和兩條水平枝節(jié)組成的耦合元雙倒E形地支結(jié)構(gòu)，上下兩條水平枝節(jié)分別影響兩個(gè)頻段的互耦。在整個(gè)工作頻段，天線雙端口之間的隔離度均小于-30dB。地支結(jié)構(gòu)易于設(shè)計(jì)，并且采用彎折技術(shù)，地支結(jié)構(gòu)通常尺寸較小，適用于小型移動(dòng)終端多天線單元之間進(jìn)行解耦。
　　 3.研究了無線終端設(shè)備多天線地縫解耦技術(shù)。縫隙長度約為諧振頻率四分之一波長時(shí)，得到最小的互耦?？p隙數(shù)目增加，阻抗特性變差，互耦減小，因此合理選擇縫

6、隙的數(shù)目，獲得較好的阻抗特性和互耦特性。提出倒T形及雙L形縫隙結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一款雙頻高隔離度兩單元天線。加入T形縫隙結(jié)構(gòu)之后，兩天線單元在低頻段的互耦明顯減小，加入雙L形縫隙之后，兩天線單元在高頻段的互耦降低，在整個(gè)工作頻帶范圍內(nèi)基本上均小于-20dB。與四分之一波長縫隙相比，兩節(jié)諧振器尺寸明顯減小，其高度由14.6mm減小到4mm，尺寸減小了72.6％。利用多節(jié)諧振器地縫結(jié)構(gòu)可以有效的降低縫隙尺寸，同樣可用于小型移動(dòng)終端多天線單元解耦。

7、
　　 4.研究了無線終端設(shè)備多天線解耦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。提出兩種解耦網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法：(1)微帶線解耦網(wǎng)絡(luò)(2)本征模解耦網(wǎng)絡(luò)；為避免集總元件調(diào)試的敏感性，利用微帶線解耦網(wǎng)絡(luò)對兩單元天線解耦，天線系統(tǒng)的互耦在整個(gè)阻抗帶寬內(nèi)低于-15dB；提出180°耦合器作為本征模解耦網(wǎng)絡(luò)對兩單元環(huán)天線解耦，天線系統(tǒng)的互耦在整個(gè)阻抗帶寬內(nèi)低于-20dB；提出由四個(gè)3dB電橋與移相線組成的混合網(wǎng)絡(luò)作為本征模解耦網(wǎng)絡(luò)對四單元環(huán)天線解耦。天線系統(tǒng)的互耦在整個(gè)