论文部分内容阅读
天线是无线通信系统中重要组成元件。近些年来,伴随着移动通信技术以及微波毫米波技术的飞跃发展,其设计正面临着空前的挑战。为了便于天线集成、防止同频干扰以及不断地提高数据传输速率,要求天线的性能往小型化、多频段和宽频带的方向发展。怎样才能设计出一款天线兼具这些特点是现如今天线设计的热点与难点。本文首先简要概述了本课题研究背景以及国内外目前研究现状,紧接着阐述了有关天线的一些最基本理论,性能参数指标并总结了目前实现天线小型化、多频段、宽频带的主流方法。最后结合当今天线发展趋势设计了三款小型多频宽带天线:首先提出了一种应用于WLAN/Wi MAX的新型单面双频段印制综合环天线,所提出的天线由一个小的内部矩形环,一个带有三个狭缝的外部矩形环和寄生条带组成并且它们在基板同一侧。通过内环馈电并将双环和寄生带相结合,可以实现三个谐振频率,其中环之间的寄生金属带不仅可以产生新的中间谐振频率,还可以很大程度上改善低频带的阻抗匹配。通过磁电耦合,可以获得覆盖2.37-3.78 GHz的较低宽频带和覆盖5.15-5.85 GHz的较高频带的双频带性能;紧接着提出一种基于变形开口环形谐振器（DSRRs）的复合多模印制环形天线,用于宽带无线通信。所提出的天线由一个外部开口环、一个内部封闭环和寄生条带组成,两环尺寸差别很大,可以认为是变形的SRRs。凭借两环正交辐射模式,复合多模环形天线可实现多频段谐振。通过与两个耦合环配合,使寄生带靠近内环馈电间隙,不仅在高频带处引入新的谐振频率,而且大大改善了所有高频带的阻抗匹配。所提出的天线不仅覆盖了816 MHz的第一开口环模式,而且还表现出覆盖2.3-4.6 GHz(反射系数|S11|＜-10dB,67%相对带宽)的宽带特性。最后提出了一种具有L形拓展地枝节的紧凑型平面超宽带移动终端天线。所提出的手机天线包括两个平面弯折单极子辐射元件,即分别位于尺寸为136×68mm2的标准手机印刷电路板对角处的主天线和辅助天线。每个辐射元件由两条臂和一个L形扩展地枝节组成,共同实现了多个谐振、超宽带阻抗匹配且紧凑的尺寸。L形地枝节的作用也详细研究了。所提出的天线具有31.4×12mm2的紧凑尺寸,印制简单结构和几乎全频带（GSM850、DCS1800,PCS1900,UMTS,LTE,Wi MAX和WLAN）覆盖的特性,非常适用于移动通信系统中。最后,对本文工作进行了全面总结并对未来工作进行了初步展望。天线仿真、设计以及优化在HFSS和CST中进行,为验证仿真设计的有效性,根据最终优化尺寸加工出实际模型并进行了测量,实测结果表明与仿真基本一致,验证了仿真的有效和正确性,设计出的三款天线基本满足了小型化、多频宽带化要求。