小型化多频段内置手机天线的研究与设计

摘要

近年来，半导体电子技术和集成芯片电子技术的快速发展促进了无线通信的快速发展。天线是无线移动终端的重要器件，它的好坏将会严重影响通信的质量。
　　本论文主要研究内置手机天线。随着通信系统技术的发展，手机的结构和功能发生了巨大的改变。这样的改变也促使了手机天线的巨大改变。从结构上看，手机天线的厚度由过去8mm以上下降到当前主流的8mm以下。从功能上，由于手机由过去的单一通信频段发展到当前的多个工作频段，手机天线也由过去的少数几个工作频段发展到当前的多个工作频段，如GSM900/DCS1800、GSM900/DCS1800/PCS1900、GSM850/GSM900/GSM1800/GSM1900、GSM900/DCS1800/PCS1900/UMTS2100、GSM850/GSM900/DCS1800/PCS1900/UMTS2100、GSM900/DCS1800/PCS1900/UMTS2100/LTE2300等。针对手机天线的多频段、低剖面、小型化和内置的设计要求以及设计难点，本文对手机天线进行了研究。研究手机内置天线小型化、多频段和小型化的设计理论与设计方法，并设计出两款小型化多频段内置手机天线。本文的主要内容包括:
　　一、介绍现代移动通信系统的发展历程、手机天线的研究背景及研究意义、手机天线的研究现状，并介绍了本文的主要工作及内容安排。
　　二、介绍天线的基本知识。首先总体的介绍天线基本理论、基本参数，然后对手机天线的基本类型和测量方法进行了介绍。
　　三、总结和探索手机天线的设计方法。主要总结和探索内置手机天线的基本设计方法，通过这些设计方法来实现低剖面、多频段、小型化手机天线的设计。
　　四、介绍了两款小型化多频段内置手机天线的设计方法。
　　1)一款地板开槽的多频段内置手机天线。该天线能够产生三个谐振，第一个谐振能够覆盖GSM850/900工作频段，第二个和第三个谐振共同作用能够覆盖DCS/PCS/WCDMA/WIFI/LTE2300/2500工作频段。
　　2)一款含寄生单元耦合馈电的环形手机天线。该天线通过耦合馈电单元对多谐振Loop环进行馈电实现了多频段的设计要求，该天线覆盖GSM850/900和DCS1800/PCS1900和WIFI/LTE2300/2500等工作频段。
　　最后，对本文工作进行了总结，给出了本文尚且存在的不足，并对本文所研究的内置手机天线的发展前景做出展望。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 现代移动通信系统的发展历程

1．3 手机天线的研究背景及意义

1．4 手机天线的研究现状

1．5 本论文主要工作与内容安排

第二章 天线基本知识

2．1 引言

2．2 电磁波的辐射

2．3 天线的基本参数

2．3．1 天线的带宽

2．3．2 天线的极化

2．3．3 天线方向图

2．3．4 天线的方向性和增益

2．3．5 天线效率

2．4 手机天线

2．4．1 单极子手机天线

2．4．2 倒L单极子天线

2．4．3 PIFA天线

2．4．4 Loop天线

2．4．5 FICA天线

2．5 手机天线基本测量

2．5．1 无源测量

2．5．2 有源测量

2．6 本章小结

第三章 内置手机天线设计方法

3．1 引言

3．2 内置手机天线的定义

3．3 内置手机天线的设计方法

3．3．1 手机天线的小型化

3．3．2 手机天线的多频技术

3．3．3 手机天线的宽带化

3．3．4 手机天线的多天线技术

3．4 本章小结

第四章 一款地板开槽的多频段内置手机天线

4．1 引言

4．2 天线的设计

4．2．1 天线的设计原理

4．2．2 天线的仿真

4．2．3 仿真结果分析

4．2．4 仿真与实测对比

4．3 本章小结

第五章 一款含寄生单元耦合馈电的环形手机天线

5．1 引言

5．2 天线设计

5．2．1 天线的设计原理

5．2．2 天线的仿真

5．3 仿真结构分析

5．4 仿真与实测对比

5．5 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果情况

声明

致谢