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(shù)發(fā)展以及先進(jìn)微波集成電路技術(shù)與片上系統(tǒng)(Systemon-chip)集成技術(shù)的結(jié)合使得任意時(shí)間、地點(diǎn)的無線通信成為現(xiàn)實(shí). 作為通信系統(tǒng)的構(gòu)成部分,微波電路的小型化、高性能成為研究熱點(diǎn).電磁帶隙(Electromagnetic bandgap-EBG)結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)計(jì)展開,并根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)展現(xiàn)電磁帶隙結(jié)

2、構(gòu)及小型化移動天線的特點(diǎn). 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(xué)領(lǐng)域的帶隙結(jié)構(gòu)引入到微波電路的應(yīng)用中(PBG在微波電路改名為EBG),引起業(yè)內(nèi)廣泛的關(guān)注,并對其進(jìn)行詳盡的理論分析、實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)及系統(tǒng)級性能改善、小型化的方面,由于EBG結(jié)構(gòu)本身的慢

3、波效應(yīng),使系統(tǒng)器件小型化成為可能.一些新穎、緊湊的 EBG 結(jié)構(gòu)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(shù).在EBG結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上韓國學(xué)者提出了DGS(Defect Ground Structure)結(jié)構(gòu).EBG結(jié)構(gòu)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(guān)系到系統(tǒng)的通信質(zhì)量.無線通信技術(shù)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(shù)的應(yīng)用在近幾年受到特別的關(guān)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?yàn)橛脩艏彼侔l(fā)展,而進(jìn)行的DCS(DigitalCommunication System)頻段的容量擴(kuò)展.根據(jù)世界各地所應(yīng)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(wù)的擴(kuò)展及移動設(shè)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(jié)構(gòu)的應(yīng)用、分析

5、方法、特性及其慢波特性的小型化設(shè)計(jì),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(shè)計(jì)、要求與趨勢.后續(xù)章節(jié)根據(jù)相應(yīng)的EBG結(jié)構(gòu)特性展開EBG結(jié)構(gòu)在微波電路中的無源濾波器、高Q值的諧振腔設(shè)計(jì),并提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)理念與規(guī)則.通過大量的仿真測試,對EBG結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化.實(shí)驗(yàn)證明,EBG結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì),涉及到平面天線與單極天線,是本文的另外一個重點(diǎn).根據(jù)當(dāng)前

6、移動電話、固定臺的需要,應(yīng)天線狹小空間的要求,提出了一些新穎的手機(jī)內(nèi)置式天線設(shè)計(jì),進(jìn)行了仿真分析,并對最終的天線工作狀態(tài)進(jìn)行了Passive與Active測試,進(jìn)一步驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)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(rèn)證. 對當(dāng)前移動通訊的小型化天線設(shè)計(jì),根據(jù)實(shí)際案例及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),提出了一些設(shè)計(jì)規(guī)范、注意事項(xiàng).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(shè)性的規(guī)范與要求,為縮短研發(fā)周期、降低風(fēng)險(xiǎn)提