1、 毕业设计开题报告 电子信息工程 小型化内嵌式移动终端天线的分析与设计 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 移动终端或者叫移动通信终端是指可以在移动中使用的计算机设备，广义的讲包括手机、笔记本、 POS 机甚至包括车载电脑。但是大部分情况下是指手机或者具有多种应用功能的智能手机。 天线作为无线终端系统中的重要组成部分，完成了无线电信号的接收和发送，它是将高频振荡能量和电磁波能量作可逆转换的设备。随着无线移动通信的飞速发展，人们对无线移动终端的需求也日益增加，如何对这些终端的天线进行设计也变成炙手 可热的话题之一。 为适应现代通信设备的需求，天线的研发主要朝几个方面进行，即减小
2、 天线 尺寸、 增加 宽带和发展 多波段工作、智能 的 方向图 的 控制。随着 集成电路技术的 提高，通信 终端 设备的体积 变得 越来越小，这时天线对于整个设备就显的过大，这就需要减小天线尺寸。 然而， 在不明显影响天线的增益的同时 ， 减小天线尺寸却是一项 非常艰难 的工作。 集成电路技术的 提高，经常需要一个天线在较宽的频率范围内来支持两个或更多的无线服务，宽带和多波段天线能满足这样的需要。手提电话越来越小，收发机已经集成到一个芯片中，小尺寸天线已经必不可少。在天线的 尺寸、带宽和效率之间有一个基本的联系，天线尺寸变小，工作频段和效率就会降低；其次，增益是和天线的尺寸紧密相关的，也就是小
3、尺寸的天线相对于大尺寸的来说提供的增益也小。所以，天线设计师就必须权衡天线的尺寸和性能，使两者的关系达到最优。许多类型的高频小尺寸、紧凑型天线都适用于小型终端设备。 只有实现了移动终端天线的小型化才能适应日益小型化并且多功能的通信终端。本论文关注的是天线的小型化技术，天线的小型化是指在工作频率不变的条件下，使得天线的尺寸变的更小。在众多科研人员的不断努力下，现在针对不同应用类型的终端天线都 有着相应不同的小型化技术，比如平面倒 F 结构型天线，以及缝隙和枝节加载微带天线等等。 我想要设计的是覆盖蓝牙传输频率 2.4GHz 到 2.5G 赫兹的平面倒 F 结构微带天线。 目前，蓝牙等无线个域网和
4、无线局域网技术迅猛发展，其中， bluetooth、 HomeRF 和 IEEE802.11b选用 2.45GHz 的 ISM 频段。 无线个域网设备中，大多数是手持便携设备，如 MP3、 MP4、移动电话、蓝牙耳机、多媒体播放器、无线传感器网络中的“智能尘埃”等。于是，对于天线的尺寸、结构、成本和易于匹配等方面提出了很高的要求。致使各 种天线越来越多。 当前，蓝牙天线的主要种类有偶极天线（ Dipole Antenna）、平面倒 F 天线（ Planar Inverted F Antenna）以及微小型陶瓷天线（ Ceramic Antenna）等。这些天线具有近似全向性的辐射场型特性，以及
5、制作成本低、结构简单的特点，所以非常适合蓝牙装置的使用。由于本文是研究平面倒 F 结构天线的设计，所以，这里对平面倒 F 天线即 PIFA 进行简单介绍。 平面倒 F天线是因为他的侧面结构和倒反的英文字母 F非常相似而命名的。 PIFA的长度只有 1/4的操作波长，且在其结构中 已包括接地金属片，可以大大减小对模块中的接地金属片的敏感度，所以，很适合用于蓝牙模块的装置中。而且，由于 PIF 天线只需要利用金属良导体配合恰当的馈入以及接地面短路到天线的位置，因此他的制作成本可以低，可直接与 PCB 电路板焊在一起。 PIFA 的金属导体可以用线状或者是片状结构，如果以金属片结构制作则可以设计为表
6、面贴装器件（ SMD）组件焊接在电路板上以达到隐避天线的目的。为支撑起金属片不和接地金属面相接而产生短路，通常在金属片和接地金属面之间加入绝缘介质，如果使用较高介质常数且成本较低的绝缘材质作为介质还 可以进一步缩小蓝牙天线的尺寸和生产成本。 一般来说，小型天线可分为四类 : 物理受限小天线 (PCSA) 、物理小天线 (PSA)、电小天线 (ESA)以及功能小天线 (FSA)。 天线的小型化是指在固定的工作频率的条件下，减小微带天线的尺寸。随着移动通信终端的迅速发展，针对不同的小型天线 (如线天线、缝隙天线、螺旋天线、平面倒 F 天线、介质振荡器天线以及印刷微带天线等 )有着不同的小型化方法。
7、应用在微带贴片天线上的具体方法包括 :增加介电常数、曲流、加载、左手材料、采用平面倒 L 结构以及平面倒 F 结构等。而我要设计的天线的小型 化用的是平面倒 F 结构。 蓝牙天线的工作频率范围在 2.4GHz 到 2.5GHz，本文设计的主要依据也是从这里入手。根据天线的工作频率就可以计算出天线贴片的大致物理尺寸 ，利用专用的天线仿真分析软件对设计出的天线进行初次仿真分析，根据仿真出的最初数据，分析天线的性能，再对天线的物理尺寸进行优化，之后进行第二次的仿真分析，以此类推，得到相对最优的设计方案，得到天线最终的物理尺寸。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 作为本课题，研究和设计一种平面倒
8、 F 结构的微带天线，首先要研究什么是天线，学习天线的属性，发 射天线的电参数： S 参数、方向、增益、增益系数、天线的极化、有效长度、输入阻抗和辐射阻抗、频带宽度。然后学习 HFSS 仿真软件，学习用该软件设计微带天线。分析各个参数对天线性能的影响。 三、研究步骤、方法及措施： (1) 基础知识学习：天线各个参数（方向性，极化，增益，驻波比，轴比等等）， S 参数。 微带天线相关知识学习。 (2) 仿真软件学习： HFSS 学习。 (3) 运用：了解小型化内嵌式天线的设计方法。 分析各参数对天线性能的影响； 设 计一种小型化内嵌式移动终端的天线 四、参考文献 1 藤本共荣 , 詹姆斯 , J
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