GPS/WCDMA/蓝牙天线的研究与设计

论文摘要

近年来,移动通信业务发展迅速,今天的移动终端已经由原来单一的通话功能向话音、定位、数据、图像等功能合为一体的多功能方向演变,蓝牙、GPS、MobileTV等技术都已经在智能手机上得到应用。天线作为重要的射频前端器件,也正在朝着小型化、内置化、多频段、智能化方向发展。本文的目标是设计WCDMA/蓝牙宽频天线和WCDMA/GPS双频天线。微带天线由于其低轮廓和易于实现多频工作等优点使它成为了移动终端天线的最佳选择。本文首先阐述了微带天线的基本理论,分析了矩形微带天线的传输线模型和空腔模型。对各种小型化、多频段和宽频带技术进行了归纳、分析与验证。接着重点研究了应用最为广泛的平面倒F天线（Planar Inverted-F Antennas,PIFA）的辐射原理和电特性。在广泛参考国内、外文献的基础上,结合多种小型化、多频段和宽频带设计方法,本文提出了一种新型宽频PIFA结构。针对该天线结构,论文对天线各项性能指标随天线结构参数的变化规律进行了研究。在此基础上,对天线进行了具体设计,并给出了设计结果。结果表明,该天线具有宽频带特性,工作频段覆盖了WCDMA和蓝牙两个频段,且各项性能指标均满足要求。本文还详细论述了圆极化微带天线的辐射原理及各种实现方法,在此基础上,提出了一种小型单馈方形圆极化GPS天线结构。应用Ansoft公司的HFSS电磁仿真软件,对天线尺寸进行了优化设计,并对天线进行了实际的加工、测试。仿真和测试结果表明,该天线能够满足终端GPS定位业务对天线的要求。最后论文又提出了一种低频率比的双频圆极化微带天线结构,该天线使用双馈电方法扩展了天线的轴比带宽,可以工作在GPS＼WCDMA频段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 移动终端天线研究的现状
• 1.3 论文的主要内容与结构安排
• 第2章 微带天线基本理论
• 2.1 引言
• 2.1.1 微带天线的定义
• 2.1.2 微带天线的种类
• 2.2 微带天线的激励方法
• 2.2.1 微带馈电
• 2.2.2 同轴线馈电
• 2.3 微带天线的主要分析方法
• 2.3.1 传输线模型法
• 2.3.2 空腔模型法
• 2.4 本章小结
• 第3章 微带天线的小型化、宽频带及多频段技术
• 3.1 微带天线的小型化技术
• 3.1.1 采用高介电常数材料的天线
• 3.1.2 采用短路探针加载天线
• 3.1.3 开槽（开缝）微带贴片天线
• 3.1.4 有源加载微带贴片天线
• 3.2 微带天线宽频带技术
• 3.2.1 采用厚介质基片
• 3.2.2 采用介电常数较小或有耗的介质基片
• 3.2.3 采用非线性基片
• 3.2.4 多调谐回路技术
• 3.2.5 采用对数周期结构
• 3.2.6 采用在贴片或接地板“开窗”的方法
• 3.3 微带天线的多频技术
• 3.3.1 单片多模法
• 3.3.2 单片加载法
• 3.3.3 多片法
• 3.4 本章小结
• 第4章 WCDMA/蓝牙天线的仿真分析与设计
• 4.1 概述
• 4.2 平面倒F天线
• 4.2.1 平面倒F天线的基本原理
• 4.2.2 平面倒F天线主要参数特性分析
• 4.2.3 倒F天线基础模型仿真分析
• 4.3 小型WCDMA/Bluetooth宽频天线的设计
• 4.3.1 天线基本结构及仿真结果
• 4.3.2 开槽设计与分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 圆极化微带天线的设计
• 5.1 圆极化微带天线概述
• 5.1.1 圆极化的基本概念
• 5.1.2 圆极化微带天线的发展趋势
• 5.2 圆极化微带天线的实现原理
• 5.2.1 正交馈电单片圆极化微带天线
• 5.2.2 单点馈电单片圆极化微带天线
• 5.2.3 圆极化曲线微带天线
• 5.3 GPS天线的设计
• 5.3.1 天线参数的确定
• 5.3.2 切角深度对圆极化的影响
• 5.3.3 仿真结果
• 5.4 GPS天线加工与测试
• 5.4.1 泡沫介质基片天线的仿真
• 5.4.2 天线加工与测试
• 5.5 GPS/WCDMA双频圆极化天线研究
• 5.5.1 研究现状
• 5.5.2 双频圆极化天线设计
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历