无线通信系统中的小型化可重构天线分析

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3、得无线终端产品天线趋向于小型化、宽带、高集成度、高性能。伴随着LTE标准的发展和推广，LTE手机得到了广泛的应用和普及，这使得LTE手机天线研究成为科研工作者们新的研究热点。同时，从频段覆盖上来说，在覆盖原有2G、3G频段外还必须覆盖到4G频段，这就要求天线具有宽频带特性，这将进一步加剧手机天线的设计难度。此外，人们对于无线通信系统中通信容量、通信速度、通信安全性等诸多方面的需求不断增加，电磁波频谱也出现了严重的拥堵，频谱资源的使用受到严重的限制和制约。超宽带天线、陷波天线及可重构天线的提出在一定程度上大

4、大提高了电磁波频谱资源的使用。本文正是基于现代无线通信系统的发展趋势和需求，对无线终端系统中小型化、多频段、可重构、高性能天线设计进行了初步尝试和研究。本文在开篇主要介绍了LTE手机天线、超宽带可重构陷波天线的研究背景和研究现状，为本文的整体设计提供了现实基础。并且简要的介绍了两款比较经典的天线形式（单极子天线和对称振子天线）以及天线的几个关键参数，这一部分作为本文的理论基础。本文主要是结合常规LTE手机天线设计方法及天线形式，创造性地设计了能够覆盖GSM850/900、DCS1800、PCS1900、U

5、TMS2100及4G频段的小型化、宽频段、高性能的手机天线。天线尺寸大小为9mm×35mm×3mm，通过采用单极子耦合馈电、短路枝节加载、地回路利用及集总电感元件的加载实现了手机天线的宽频带、低频化特性，频段覆盖824MHz-960MHz、1710MHz-2690MHz。天线具有较好的类单极子方向图特性，并且具有良好的辐射效率，天线在低频段的辐射效率达到50%以上，在高频段达到95%以上。特别地，为了模拟手机的实际环境，仿真时在天线基板外层增加了厚度为1mm的塑料壳体（其中塑料壳体的的相对介电常数3，

6、损耗正切值tan0.01）。最后，对本文所提出来的天线进行了加r工和测试，并且将测试结果和仿真结果进行对比分析，得到测试和仿真结果具有较好的一致性。本文研究分析了一款小型化超宽带天线，天线结构为共面波导馈电的圆盘单极子，通过在天线辐射体四周额外加载齿轮型结构，延展天线电流路径来实现天线的小型化特性。超宽带天线频段覆盖3.1-13.2GHz，整个频带内天线具有较好的驻波特性、辐射方向图稳定性等，天线的相对带宽达到了124%。在本文设计超宽I西安电子科技大学硕士学位论文带天线基础之上，结合陷波特性思想，通

7、过在天线辐射单元上刻蚀C型槽线和加载寄生单元，使其在IEEE802.1a（5.15-5.35GHz、5.725-5.825GHz）、HIPERLAN/2（5.15-5.35GHz、5.47-5.725GHz）、C-Band（3.7-4.2GHz）产生单频陷波特性和双频陷波特性，该天线具有较好的陷波特性。在此基础上，进一步结合可重构思想，设计了一款在5-6GHz实现频率可重构的超宽带陷波天线。本文主要采用PIN开关，通过控制开关的通断来控制结构单元的电流路径，从而实现天线的陷波频率可重构特性。本文提出的小型

8、化、可重构、多频带、宽频带天线在无线通信系统中具有较好现实应用前景，为下一代移动通信的发展奠定了基础。关键词：小型化，LTE，手机天线，超宽带天线，陷波天线，频率可重构论文类型：应用基础技术IIABSTRACTABSTRACTAtpresent,withthedevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,wirelessterminalproductsarerequiredtothe