高速近场通信天线场分布特性的fdtd分析

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1、高速近场通信天线场分布特性的FDTD分析1第一章绪论1.1研究背景及意义随着数字技术的高速发展，以为代表的各种移动终端由于其体积小、便于携带、适应性强等优势[1]，得到了越来越广泛的应用。据赛迪顾问统计报告[2]，在移动终端与便携设备市场方面，中国智能需求量2010年为2800万台、2011年为4400万台、2012年为5600万台；中国笔记本电脑的总需求量2010年为3100万台、2011年为4041万台、2012年为5169万台；中国数码相机需求量2010年是1200万台、2011年是1300万台、2012年是1350万台。然而，所有移动终端并非孤立存在，它需要与其它移动终端或固定终端间

2、进行数据传输。因此，从移动终端数量上来看，解决其数据传输问题具有广泛的市场需求。而电子技术的进步，使得移动终端的数据传输容量需求也在不断增长。例如：使用录相机录制的视频文件，或使用相机、拍摄的照片等，随着终端的处理能力不断增强，其文件容量也越来越大，普通数码照片文件一般为3M，高清视频文件已达到2～6G。因此，从传输容量上来看，迫切需要一种新的技术手段来解决移动终端大容量文件传输与数据交互问题。信息流通，以人为本。许多信息的价值，依赖于流通。例如，移动终端所存储的影视作品，其天然属性在于流通，越多的人看到这个影视作品，其产生的价值就越大。循环不创造价值，是价值创造和价值实现的必要条件。在信息

3、领域更是如此，如果有一种技术手段能加快信息的流通进程，其实现的社会价值将会倍增。因此，从价值流通层面上来看，迫切需要一种易操作、高效率的技术手段来加速移动终端间的信息流通。..1.2国内外研究现状目前，国内对于高速近场无线通信的研究处于空白状态。而在类似的近场通信域，则存在两种通信机制：RFID（RadioFrequencyIdentification）[27-29]与NFC。RFID射频识别[30]是一种非接触式自动识别技术手段，它通过将信息自动识别目标对象并获得其相关数据，辨认的工作不需要人工干涉，但工作于各类恶劣情形。因为完善的理论和应用协议的RFID技术的产生，成熟提供了强大的条件往

4、往使RFID产品的应用，RFID技术已经被用于在多个服务领域也得到快速的普及和推广，RFID的无线接口标准中我们最关注的是ISO/IEC18000系列协议，包括了从125KHz到2.45GHz的这一通信频率，识读间隔由几厘米到几十米，我国拟定的RFID领域技术准则是采纳了ISO/IEC15693系列标准，该系列标准与ISO/IEC18000-3相呼应，都在频率为13.56MHz下工作，前者是用卡的形式进行封装。近场通信（NFC）是基于无线射频（RFID）技术发展起来的一种近距离无线通信技术。近场通信数据的传输是通过电磁的近场感应耦合的射频频谱组成的，这一点与RFID类似，但在传输的半径、采用

5、的射频频率等方面都有很大的差别。近场通信的传输半径要比RFID小，RFID的传输半径能够到达0-1m；近场通信技术是一种安全通信的无线通信技术，它适用于近距离（10cm之内的）；采用射频频率为13.56MHz；数据传输速率可为106kbit/s、212kbit/s、424kbit/s。2第二章FDTD基本理论2.1Max[56-58]文档所给近场天线如图4.1，中心频率为4.48GHz，带宽560MHz，尺寸为20*20mm，厚度有两种分别为2.6mm和3.2mm。由图可见，基本电偶极子位于介质基片上由微带馈电，电偶极子顶端平板可用于改善天线的宽带特性。当基本电偶极子处于介质环境中，由于天线

6、附近介质和导体上感生电荷电流的影响，天线辐射的分析需要采用计算电磁学的数值方法。在程序建模中，FDTD计算时空间网格尺寸取1mm，即一个时间步长=0.001m，为了保证计算的准确性，在计算散射场之前我们先将模型数据导出，用matlab进行仿真。按照图4.1（a）进行建模，为了便于观察，用于展示的模型只取下底板与金属馈线两部分...结束语近几年为了达到终端大容量数据快速、高效传输的目的，高速近场无线通信越来越受到人们的重视。在计算空间电磁散射时，我们通常采用时域有限差分(FDTD)方法，处理复杂介质环境中的天线辐射问题我们就采用该方法。由于该电磁耦合器模型能达到560MHz的带宽（高于USB2

7、.0的480MHz），且其不用插线的便利性具有巨大的市场潜力和研究价值。由于本人能力水平有限，在完成论文的同时仍有以下两个方面需要继续研究：1.某一时刻场值的大小代表该时刻的传输速率，信号稳定性如何维持的问题需要进一步研究。2.对该尺寸的电磁耦合器进行了仿真、数值分析，有待实物的验证。