1、 毕业设计文献综述 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、移动终端天线的研究背景及现状 移动终端的定义是在移动通信设备中，接收或发送至网络的无线传输，并将终端设备的能力适配到无线传输的部分。 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。 天线作为无线移动终端系统中重要的组成部分完成了对无线电波的发射与接收，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
2、炙手可热的话题之一。通过对法向螺旋天线的工作原理的分析研究，设计外置螺旋天线从而使小灵通能正常通信。利用实验仪器、设备制作了测试道具并进行阻抗匹配和调试，然后对天线电压驻波比、增益、方向图的测试结果进行详细分析，最终确定螺旋天线螺距、长度等参数。 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，即减小尺寸、宽带和多波段工作、智能方向图控制。随着电子设备集成度的提高，通信设备的体积也越来越小，这时天线对于整个设备就显的过 大，这就需要天线减小自身尺寸。然而，在不明显影响天线的增益和效率的同时减小天线的尺寸却是一项艰巨的工作。电子设备集成度提高，经常需要一个天线在较宽的频率范围内来支持两个
3、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。 二、微带天线的特点和发展 微带辐射器的概念首先是 Deschamps 在 1953 年就提出来了。但是，过了二十年，当较好的理论模型及对敷铜或者敷金的介质基片的光刻技术发展之后，实
4、际的天线才制造出来。这种基片的介电常数范围较宽，具有吸热特性和机械特性及低损耗角正切。最早的实际的微带天线是 Howell 和 Munson 在二十世纪七十年代初期研制成的。之后，基于微带天线的许多优点，微带天线的到了广泛的研究和发展，从而使微带天线获得了多种应用，并且在微 波天线这个广阔的领域里，作为一个分立的整体而建立了自己的课题。 目前，已研制成了各种类型平面结构的印制天线，例如，微带天线、带线缝隙天线、背腔印制天线以及印制偶极子天线。这些他、类型天线的特性列于表中，以便比较。 表 1 各种平面结构印制天线的比较 特性 微带天线 带线缝隙天线 背腔印制天线 印制偶极子天线 剖面 薄 不很
5、薄 厚 薄 制造 很容易 容易 困难 容易 极化 线极化和圆极化 线极化 线极化和圆极化 线极化 双频工作 可能 不可能 不可能 不可能 形状的灵活性 任意形状 只能矩形 其它形状 也可能 矩形和三角形 附加辐射 存在 存在 不存在 存在 带宽 1-5% 1-2% 10% 10% 微带天线之所以能够广泛流行，是因为它具有“平面”结构，因而具有印制电路工艺技术的全部优点。微带天线基本上是一块印刷电路板，全部功率分配器、匹配网络、相移电路和辐射器都光刻在板的一侧，板的另一侧是金属地板，所以，微带天线可以直接装在飞机或导弹的金属表面上。 结构最简单的微带天线是由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片
6、所构成的。贴片导体通常是铜和金，它可取任意形状。但是，通常我们都用常规的形状以简化 分析和预期其性能。基片的介电常数应较低，这样可增强产生辐射的边缘场。但是，其它的性能则要求使用介电常数大于 5 的基片材料。目前已制成了介电常数范围较大和损耗角正切低的各种类型的基片。此外，还可利用韧性基片以制造简单的形卷天线。 同常规的微波天线相比，微带天线具有一些优点。因而，在大约从 100MHZ到 50MHZ 的宽频带上获得了大量的应用。与通常的微波天线相比，微带天线的一些主要优点是：重量轻、体积小、剖面薄的平面结构，可以做成共形天线；制造成本低，易于大量生产；可以做的很薄，因此，不干扰装载的宇宙飞船的空
7、气动力 学性能；无需做大的变动，天线就能很容易地装在导弹、火箭和卫星上；天线的散射截面较小；稍稍改变馈电位置就可以获得极化和圆极化（左旋和右旋）；比较容易制成双频率工作的天线；不需要背腔；微带天线适合于组合式设计（固体器件，如振荡器、放大器、可变衰减器、开关、调制器、混频器、移相器等可以直接加到天线基片上）；馈线和匹配网络可以喝天线结构同时制作。缺点是：频带窄；有损耗，因而增益较低；大多数微带天线只向半空间辐射；最大增益实际上受限制（约为 20dB）；馈线与辐射元之间的隔离差；端射性能差；可能存在表面波；功率容量较低 。 在许多实际设计中，微带天线的优点远远超过它的缺点。甚至到 1980 年仍
8、是微带天线的幼年时期，微带天线已有许多不同的和成功的应用。随着微带天线的继续研究和发展以及日益增多的使用，对于大多数的应用，它将最终取代常规的天线。在一些先要的系统中已经应用微带天线的有：卫星通讯、多普勒雷达及其它雷达；无线电测高计；指挥和控制系统；导弹遥测；武器信管；便携装置；环境检测仪表和遥感；卫星导航接收机；生物医学辐射器。随着对微带天线应用可能性认识的提高，微带天线的应用场合将继续增多。 毫无疑问，最简单的微带贴片结构是矩形微带 天线。如图所示，图 1 a 为矩形微带天线， b 为圆形微带天线 其基本天线元是薄介质基片上的带状导体，介质基片的背面是地板。由于这种天线结构简单，因而成为大
9、量研究论文的课题，并且做了许多努力来预测和计算矩形微带天线的辐射特性。 矩形贴片的辐射器的特性可由辐射方向图、输入阻抗、增益、带宽、波瓣宽度、效率、损耗和 Q 因素来表示。 参考文献 1 钟顺时著 . 微带天线理论与应用 M. 西安 :西安电子科技大学社 ,1991.6. 2 马小玲 ,丁丁 著 . 宽频带微带天线技术及其应用 M. 北 京 :人民邮电出版社 ,2006. 3 张钧等编著 . 微带天线理论与工程 M. 北京 :国防工业出版社 ,1988.7. 4 林昌禄著 . 近代天线设计 M. 北京：人民邮电出版社 .1990. 5 薛睿峰 ,钟顺时 . 微带天线小型化技术 J. 电子技术
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