宽频带手机天线的研究与设计

论文摘要

本文介绍了移动通信的发展概况和手机天线的发展概况,并在移动通信技术的基础上,介绍了手机天线的原理和分类。重点介绍了两种最常用的手机天线,即PIFA天线和单极子天线的理论分析。对手机天线的发展方向进行分析,提出了天线的小型化、多频实现、拓宽带宽的几种方法。随着手机天线设计的不断进步,手机制式的不断增多,PIFA天线和单极子天线在多频实现和小型化方面呈现出局限性。印刷天线由于具有良好的宽带特性,越来越受到手机天线设计者的青睐。本文设计了三种实用的手机天线。第一种是PIFA天线,天线所占的空间为40×18×8mm3,相比于同类型的PIFA天线,尺寸较小,属于小型化天线；回波损耗以小于-6dB为标准,天线覆盖的频段为890-960MHz、1700-1830MHz、2380-2590MHz,同时适用于GSM、 DCS、 ISM三频手机,实现了多频通信；天线采用了折叠结构、加载了缝隙、在馈电上增加了新的贴片,有效的拓宽了频带,增加了新的频段。第二种天线是对一款印刷缝隙天线进行了改进,将矩形缝隙改成拐角结构,并且在地面增加了一个开路矩形缝隙,以激励2.2-2.7GHz谐振,实现ISM、 WiMAX2.4高频工作。天线所占的空间为40×14×0.8mm3,天线的-6dB带宽为900-1050MHz和1700-2700MHz,同时覆盖ISM、DCS、PCS、UMTS、ISM、WIMAX2.4等多个频段；天线在高频的带宽达到1.7-2.7GHz,相对带宽为26%,较好的实现了宽频。第三种是印刷单极天线,天线所占的空间为45×11×0.8mm3,天线的-6dB带宽为880-1010MHz、1700-1840MHz、2400-2510MHz以及3400-3790MHz,同时覆盖GSM、DCS、ISM、WiMAX3.5等多个频段；天线结构主要采用了U型贴片、L型贴片结构,并移除了45×14mm2的接地面,包括两个分支,产生了900MHz、1800MHz、2450MHz、3500MHz四个谐振,使天线结构趋于简单化,易于实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 现代移动通信技术发展概况
• 1.2 手机天线的发展概况和课题意义
• 1.3 论文主要研究内容和方法
• 第二章 手机天线的基本理论
• 2.1 天线的辐射原理
• 2.2 手机天线的参数、性能指标
• 2.2.1 方向性函数和方向图
• 2.2.2 天线的增益
• 2.2.3 天线的匹配参数和带宽
• 2.3 单极天线的理论分析
• 2.4 PIFA天线的理论分析
• 2.4.1 PIFA天线的辐射原理
• 2.4.2 PIFA天线的基本模型
• 2.5 印刷天线
• 第三章 天线的小型化、宽频带和多频实现
• 3.1 概述
• 3.2 天线的小型化
• 3.2.1 增加介电常数
• 3.2.2 延长电流路径
• 3.3 天线的多频实现
• 3.3.1 加载缝隙
• 3.3.2 采用多个贴片
• 3.4 天线的宽频实现
• 第四章 宽频带手机天线的设计
• 4.1 概述
• 4.1.1 天线的设计流程
• 4.2 GSM900、GSM1800、ISM三频PIFA天线设计
• 4.2.1 天线的结构
• 4.2.2 天线的仿真结果
• 4.3 印刷缝隙天线
• 4.3.1 印刷缝隙天线的结构
• 4.3.2 印刷缝隙天线的仿真结果
• 4.3.3 印刷缝隙天线的参数分析
• 4.4 印刷单极天线
• 4.4.1 印刷单极天线的结构
• 4.4.2 印刷单极天线的仿真结果
• 4.4.3 印刷单极天线的参数分析
• 4.5 总结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢