小型無線設(shè)備天線與定向片上天線技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信的發(fā)展,天線成為無線設(shè)備中一個(gè)重要的組成部分,當(dāng)無線設(shè)備小型化后,天線設(shè)計(jì)遇到了許多挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)體現(xiàn)在三個(gè)方面,首先是小天線設(shè)計(jì),從半波長(zhǎng)天線到四分之一、八分之一波長(zhǎng)天線,從鞭狀天線到低剖面天線,從自由空間天線到高介質(zhì)天線,天線的體積不斷縮小；其次是寬帶天線設(shè)計(jì),由于無線應(yīng)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(shè)計(jì),為了擴(kuò)大天線的輻射范圍,具有高增益的天線陣技術(shù)獲得了迅速發(fā)展。除

2、了天線設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn),無線設(shè)備也帶來了一些新的問題,例如手機(jī)天線需要與手機(jī)的整體設(shè)計(jì)同步進(jìn)行,不能選擇作為最后的設(shè)計(jì)；片間無線互連天線對(duì)周圍電路的干擾,等等。本論文對(duì)天線的研究主要包括如下內(nèi)容:
　　 提出了針對(duì)具有有限地天線的設(shè)計(jì)方法。折疊手機(jī)和滑蓋手機(jī)具有兩個(gè)有限地平面,文章通過仿真結(jié)果和模型機(jī)的測(cè)試結(jié)果研究具有不同角度和比率的兩個(gè)有限地平面對(duì)天線帶寬、諧振頻率、諧振中心頻率回?fù)p、增益和方向圖的影響,測(cè)試結(jié)果顯示試驗(yàn)手機(jī)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(gè)天線集成在一個(gè)有限地平面上,設(shè)計(jì)一個(gè)具有PIFA(PlanarInverted-F Antenna)、IFA(Inverted-F Antenna)和MONOPOLE的雙SIM(S

4、ubscriberIdentity Module)卡手機(jī),其主電路板尺寸為105mm×45mm,通過優(yōu)化天線的位置和調(diào)整天線尺寸來增加三個(gè)天線間的隔離度。PIFA和MONOPOLE支持GSM(Global Systemfor Mobile communications)應(yīng)用,它們的TRP和TIS都滿足CTIA標(biāo)準(zhǔn),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(shè)計(jì)。該天線陣由基頻輻射同

5、軸段、倍頻輻射同軸段和末端調(diào)節(jié)同軸段組成。由于倍頻的關(guān)系,倍頻輻射同軸段的數(shù)量必須為偶數(shù),天線陣的兩個(gè)工作頻段的增益可分別調(diào)整。出于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?設(shè)計(jì)一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)),在水平面具有很好的全向性。該天線陣具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn),很適合小型中繼器

6、的GSM900(880-960MHz)/DCS1800(1710-1880MHz)應(yīng)用。
　　 提出了24GHz階梯反射定向片上天線設(shè)計(jì)。該天線使用標(biāo)準(zhǔn)0.18um6層金屬CMOS工藝制造,它由激勵(lì)極子和反射極子構(gòu)成,通過調(diào)節(jié)反射極子的數(shù)量、間隔和臂寬,成功改變了激勵(lì)極子的方向圖,以抑制天線向芯片內(nèi)電路的輻射。測(cè)量結(jié)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