无线通信中新型平面天线的研究和设计

无线通信中新型平面天线的研究和设计

内容简介：天线作为无线通信系统中的重要部件之一，其性能好坏直接关系到系统的通信质量。平面天线由于其低轮廓和易于制作的特点使它得到广泛的运用。多频和宽频天线的设计是目前移动通信天线设计的重点。论文可以分为两个大的部分。第一部分包含第一到第三章，主要对平面天线的基本概念，基本特性和分析方法进行了总结和研究；第二部分包含第四和第五章，总结和创新了双(多)频天线和宽频天线的设计。论文首先阐述了移动通信中平面天线的基本特点和原理。接着研究了微带天线的辐射机理。矩形微带天线的传输线模型和空腔模型是分析微带天线的基本模型，通过对两种模型的分析对微带天线的辐射机理又有了进一步的理解。平面倒F天线是移动终端中常用的一种内置天线，具有很好的特性。在研究了它的基本原理之后，对PIFA在移动终端中设计时常见的问题进行了深入的分析和研究。接着，本文介绍了天线的数值分析方法及其大概计算步骤。数值方法是随着计算机技术的进步而发展起来的，可以解决很多无法用精确的解析法来解决的问题。本文首先对数值算法进行了综合评述，然后对常用的矩量法和时域有限差分法作了介绍和分析。双(多)频天线设计是微带天线设计的热点和重点。本文总结了目前实现双(多)频的常见的方法：模式正交、多贴片和电抗加载，对它们进行了简单的分析。接着对目前常见于文献的双频天线做了归类和分析。在此基础上，提出了两个新型天线实例，进行了详细的原理分析、仿真、测试和讨论。一个是缝隙加载的双频天线，通过在天线两个辐射边上加载U形缝隙，对天线原先的模式扰动，天线实现了双频工作。而且该天线采用了H形的外形结构，增加了天线表面电流的谐振长度，从而使得天线的尺寸得以减小。另一个是三频的PIFA。该PIFA可用于小型手持设备中，通过贴片形状的弯折和合理设计使得同时实现GSM/DCS/ISM三频工作。设计过程中研究了手机外壳和手对天线的S11的影响。展宽天线带宽是目前天线设计中遇到常见难题。本文总结了常见的微带天线展宽带宽的方法，然后根据展宽的本质进行了重新的分类，并讨论了宽频天线中的高交叉极化的现象。本文提出了斜L探针馈电天线，该天线通过对探针结构的改进，增加了谐振模式，扩展了天线的带宽，在研究斜L形探针的基础上，我们提出了弯Y结构探针馈电天线，该天线可以进一步的展宽带宽，该天线采用了“短路墙”结构，使得尺寸大大缩小。平面单极天线是最近天线研究领域的热点，在总结和分析了已有的很多设计之后，提出了一种斜m形平面单极天线，该天线采用CPW馈电，m形的结构使得天线形成两个靠近的谐振模式，通过这两个谐振模式的耦合使得天线的带宽展宽。

作者：戚冬生,

关键词：天线, 平面天线, 移动通信, 微带天线, 双频天线, 宽频天线,