无线通信系统终端天线的设计与研究

无线通信系统终端天线的设计与研究

内容简介：无线通信技术的发展与应用，是当前信息时代飞速发展的一个重要特征。天线是无线通信系统中不可或缺的组成部分，其性能的好坏直接关系到系统的通信质量。无线通信技术的飞速发展，对终端天线提出了更高的要求。天线的多频段、小型化及宽频带技术在近几年受到特别的关注。本文针对多频段、小型化天线进行研究，设计了四种新颖的小天线。并加工了天线实物，进行了试验研究。与此同时，通信终端用户日益增多，过强的微波辐射将对人脑组织产生生物学热效应或非热效应，从而对人脑产生危害。本文利用较为精细的手机电磁模型和人体头部电磁模型，详细研究了手机和人体模型附近的电场和磁场分布，为设计低辐射移动终端天线提供了依据。
　　 本文的主要工作包括以下几部分：
　　 1)针对终端天线的研究热点和发展趋势，设计了三种无线通信终端天线。其中包括一种工作在915MHz的RFID手持阅读器天线，S形的辐射贴片嵌入在地板内，其设计形式克服了与系统一体化的不稳定性，增加了带宽，实现了阅读距离最大化。另外，根据当前手机天线的小型化以及多频化要求，设计了一种工作在GSM/PCS频段的小型单极子手机天线和一种工作在GSM/PCS/Bluetooth频带的三频PIFA天线。通过HFSS电磁仿真软件对其进行了仿真计算和优化设计，在此基础上加工了天线实物并进行了测试，实现了指标要求。
　　 2)针对无线局域网(WLAN)IEEE802.1la和IEEE802.1lg标准提出了一种蜘蛛状偶极子谐振天线，并对其进行了仿真与实物研究。这种天线结构简单，易于集成，既实现了双频性能，又实现了小型化和宽频带。测试结果表明，此种天线在两个频带上都有很好的阻抗特性，水平面始终保持很好的全向性，增益大于3dB。
　　 3)根据当前手机对人体辐射效应的研究热点，借助基于有限积分法的CST电磁仿真软件，在800MHz和1800MHz频率下，结合人手和人头模型仿真计算了单极子手机天线的辐射方向图和辐射效率。结果显示，人手对天线的效率影响很大，而天线的辐射方向图在头部的影响下发生明显的畸变。同时，本文对手机天线作用于人脑时的SAR值分布进行了仿真计算。研究结果表明，当手机距离人脑不同距离的时候，SAR峰值随着距离的增加而快速减小。因此，在不显著影响接听效果的情况下，手机与头部保持适当的距离可以显著降低对人体的辐射影响。

作者：申秀美,

关键词：无线通信系统, 终端天线, 宽频带技术, 磁场分布, 小型化天线,