基于CRLH TL的小型化宽频带手机天线设计
【摘要】主要阐述基于复合左右手传输线（CRLH TL）零阶谐振模设计小型化宽频带的手机天线。该天线低频段由尺寸较大的零阶谐振天线决定，高频段由尺寸较小的零阶谐振天线决定，尺寸较大的零阶谐振天线的右手模式与尺寸较小的零阶谐振天线的零阶谐振模谐振在相邻的频带上实现
频带融合，从而扩展高频段的带宽。该天线覆盖了GSM900、PCS、UMTS、Bluetooth和ISM2400五个移动通信频带，天线厚度仅为1mm，所占面积为37×15mm2。测试结果与仿真结果吻合，满足移动通信终端对手机天线的要求。
【关键词】复合左右手传输线手机天线零阶谐振模带宽扩展
中图分类号：TN828.6文献标识码：A文章编号：1006-1010(2014)-10-0074-05
Design of Miniaturized Broadband Phone Antenna Based on CRLH TL
YU Lei, HUANG Bin-ke, NIE Cheng-cheng
(The School of Electronic and Information Engineering,
Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China)
[Abstract] In this paper, the miniaturized broadband phone antenna is designed based on composite right/left-handed transmission line (CRLH TL) zeroth-order resonant (ZOR) mode. The low frequency of this antenna is determined by the longer ZOR antenna, while the high frequency is determined by the shorter ZOR antenna. The right-handed mode of the longer ZOR antenna and the ZOR mode of the shorter one can be merged to extend the bandwidth of high band if their resonant frequencies are adjacent. The antenna covers GSM900, PCS, UMTS, Bluetooth and ISM2400 frequency bands. Its thickness is only 1mm and its area is 37×15mm2. The test results agree well with the simulation results, which meets the requirements
of mobile communication terminals for phone antennas.
[Key words]CRLH TLphone antennasZOR modebandwidth extension
1 引言
手机通信中通过天线实现调制到射频频率信号的发射
和接收，因此，没有了天线就没有了移动通信。传统的手机天线有单极子、螺旋天线、贴片天线和平面倒F天线等，这些天线有一个共同点，即它们的谐振频率与天线的物理尺寸有关，不易进行小型化和宽频带的设计。为了克服这些问题，本文采用CRLH TL设计手机天线。
CRLH TL是一种人工实现的超材料结构，它的零阶谐振模式和左手谐振模式与天线的物理尺寸无关，只与天线寄生的集总参数有关。基于这种特性，在保证天线性能的情况下，可以实现小型化和宽频带。另外，CRLH TL还具有损耗小、频带宽和易于实现的优点，因此广泛应用于微波器件和天线设计中[1-2]。
近年来，将基于CRLH TL零阶谐振模的天线应用于移动通信手机系统中[3-4]，在天线低频段覆盖GSM850，高频段覆盖DCS、PCS和UMTS频段。由于单个谐振模的带宽有限，不能满足移动通信对带宽的要求，基于CRLH TL的两个零阶谐振模谐振在相邻的频率点上，频带相互融合从而扩展手机天线的带宽[5]；另外，对于CRLH TL网络，多个谐振模式共存，可以将相邻的模式融合来扩展频带，文献[6]中将零阶模与负一阶模融合以增强手机天线的带宽。
本文基于CRLH TL零阶模理论设计了小型化多频带的手机内置天线。天线的厚度仅为1mm，可同时覆盖GSM900（890―960MHz）、PCS（1 850―1 990MHz）、UMTS（1 920―2 170MHz）、Bluetooth（2 400―2 485MHz）、ISM2400（2 400―2 550MHz）五个移动通信频带。
2 零阶谐振模理论
如图1所示，典型的CRLH TL等效电路是由串联电容、
串联电感、并联电容和并联电感组成。
图1CRLH TL的等效电路
对于有耗CRLH TL，其电抗和导纳可以表示如下：
（1）
（2）
其中，R、G分别为有耗CRLH TL的串联电阻和并联电导。由串联电容、电感和并联电容、电感组成支路所对应的谐振频率分别为：
（3）
（4）
由N个CRLH TL单元级联而组成的周期结构可称为LC 网络，对于终端开路的CRLH TL，各个谐振模式发生在[7]：
（5）
其中，l、n、N分别为CRLH TL的物理长度、谐振模数和单元数。
如图2所示，非平衡的CRLH TL有两个不相等的零阶谐振频率ωse和ωsh。
图2CRLH TL的色散曲线
对于终端开路传输线，ZL=∞，从CRLH TL的始端看进去的输入阻抗为：
（6）
其中，Y＇shunt是CRLH TL的单元的导纳。由式（6）可见，对于终端开路的CRLH TL，其输入阻抗只与单元的并联导纳的倒数和单元数有关，则平均电能储存在电容CR中，平均磁能储存在电感LL中，因此有：
NCR （7）
（8）
传输线谐振时满足We=Wm，则对应的品质因数为：
（9）
对于终端开路的CRLH TL，带宽与品质因数的关系为：BW （10）
由式（10）可以看出，在同时增大并联电感LL和减小并联电容CR并保持并联谐振频率不变时，可使零阶谐振模的带宽有效扩宽。
3 基于CRLH TL零阶模的天线设计
本文基于CRLH TL单元实现手机天线设计。
如图3所示，A和B为辐射金属贴片；F为曲折馈线，印制在PCB板的上侧；C和D为曲折短路线，印制在PCB 板的下侧；E为馈电端口；G为连接上侧辐射金属贴片和下侧曲折短路线的金属过孔。该天线可视作由两个相反方向上的零阶谐振天线组成。由辐射金属贴片A、金属过孔和连接地面的曲折短路线C组成的零阶谐振天线工作在较低的频段；由辐射金属贴片B、金属过孔和连接地面的曲折短路线D组成的零阶谐振天线工作在较高的频段。馈线F与辐射金属贴片A和B之间的间隔提供串联（左手）电容CL，曲折短路线C和D提供并联（左手）电感LL，辐射金属贴片A 和B工作在右手模式提供串联电感LR和并联电容CR。由零阶谐振模理论可知，零阶模的谐振频率及带宽扩展由并联参数决定，在天线结构允许的情况下，并联电感LL应尽量大些。对于固定的辐射金属贴片A和B，通过调节曲折金属线C和D的长度来调节谐振频率。辐射金属贴片A和曲折短路线C的高阶模式也工作在高频段，其谐振频率由馈电点到曲折短路线C连接地面的短路点之间的总长度决定。通过合理设计，可以与辐射金属贴片B和曲折短路线D组成的零阶谐振模融合，从而扩展高频带宽。曲折馈线等效于一个带
阻滤波器，可减小由BD组成的零阶谐振天线对由AC组成的零阶谐振天线零阶模的影响。
图3基于CRLH TL零阶模天线的设计
4 结果分析
该天线的尺寸参数和基本结构如图4所示。天线印制在介质FR4（εr=4.4）表面，介质板的整体尺寸为40×100×1mm3，其中天线所占面积为37×15mm2。馈线的宽度为0.5mm，曲折短路线的宽度为0.4mm，金属过孔的半径为0.2mm，天线使用特征阻抗为50Ω的同轴线馈电。
天线在不同频点上的电流分布如图5所示。
图5（a）是频率为930MHz的电流分布图，天线上的电流集中分布在由辐射金属贴片A和曲折短路线C组成的零阶谐振辐射部分。图5（b）、图5（c）、图5（d）分别是频率为1 900MHz、2 080MHz和2 500MHz的电流分布图，可见天线的电流分布由两部分组成：一是由辐射金属贴片B和曲折短路线D组成的零阶谐振辐射部分；二是从馈电点到曲折短路线C的短路点这一路径，为高阶谐振模式。由此可见，在高频区域，天线的谐振带宽是由BD部分的零阶谐振模式和AC部分的高阶模式融合而实现带宽扩展的。
基于CRLH TL零阶谐振模天线的反射系数如图6所示。
图6（a）中分别对只有AC组成的零阶谐振天线、BD 组成的零阶谐振天线和整个天线进行仿真设计。由此可以看出，AC部分的谐振在低频段，高频段也有一定的谐振；BD 部分的谐振在高频段，低频段几乎无谐振；整个天线在高低频均有谐振，在S11≤-6dB的情况下，带宽覆盖GSM900、PCS、UMTS、Bluetooth和ISM2400五个移动通信频段。AC 组成的零阶谐振天线与整个天线相比可以看出，低频段的零阶谐振几乎无变化，这说明曲折馈线可以有效地减小BD组成的零阶谐振天线对AC组成的零阶谐振天线零阶模的影响。图6（b）为基于CRLH TL的手机天线的仿真结果与测试结果的反射系数，测试结果与仿真结果基本吻合，满足移动通信对带宽的要求。
天线在水平面上（xoz或H面，坐标见图4）的增益方向图近似全向，在工作频带上均满足移动通信对手机内置天线的要求。
5 结论
本文基于CRLH TL零阶模设计实现了覆盖五个移动通信频带的手机天线。天线的厚度为1mm，所占面积为37×15mm2，与传统的PIFA天线相比，基于CRLH TL零阶谐振模的天线具有低剖面、小型化和易于集成的优点。该天线工作带宽的仿真结果与测试结果基本吻合，满足移动通信对手机天线的性能要求。
参考文献：
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2004(1): 34-50.★
作者简介
于磊：硕士毕业于西安交通大学电子与信息工程学院，主要研究方向为移动通信天线。
黄斌科：副教授，博士毕业于西安交通大学，2001年至2002年任香港城市大学研究助理，现任职于西安交通大学电信学院，主要研究方向为电磁场数值计算和无线通信终端天线。
聂成成：西安交通大学电子与信息工程学院在读硕士，主要研究方向为移动通信终端天线。
采用ANFSOFT HFSS对宽频带双层微带天线设计与仿真 石磊 北京理工大学微波通讯实验室 100081 摘要：天线作为通讯试验箱前段的重要组成部分，他承担着发射信号和接收的回波信号的任务。微带天线由于其本身的特点（如结构简单、低刨面、小型化、可以与飞行器表面共形安装而不影响飞行器的空气动力性能和占用飞行器内仓空间，天线可以与微带电路集成在一起，工业制造简单，价格低廉等优点）而得到了广泛的应用。但是对于微带天线来说，最严重的缺陷是单个贴片天的带宽太窄，与阵子天线、缝隙天线、波导开口喇叭天线等工作带宽一般在15%----50%相比，微带单贴片的天线带宽只能有百分之几。因此，最近微带天线大量的研究是关于微带天线的频带展宽技术。 关键字：双层微带天线 ，ANSOFT HFSS， 宽频带 1．天线形式的选择 选择双层微带天线原因 a.作为微带天线，它具有微带天线体积小、轻便易于集成和便于批量生产等特点。 b.根据设计要求的指标，采取了具有较宽的带宽的双层微带天线的结构。 2．天线的技术指标 由于天线作为两个近距离试验箱体上的辐射器，所以对其性能指标的要求不慎严格： * 工作频率：2.2G * 驻波比<1.5（带内） *相对带宽>10% * 极化：线极化 * 体积不能过大 3．天线结构的分析 微带天线的频带可以从以下三个方面的带宽来描述：阻带带宽、方向图带宽和极化带宽。一般来说阻带带宽是天线带宽的主要因素。通过对微带天线的分析知道，要展宽微带天线的的频带，可以采取以下几种方法：1）增加微代介质的厚度；2）降低微代介质的介电常数；3）采用有耗介质；4）对馈点电路采用宽带阻抗匹配（如阻抗匹配电路或采用开缝耦合对天线馈点）；5）采用对贴片谐振。前三种办法的效果比较小，而且第三种方法是以天线增益的降低为代价的；第四种方法需要设计宽带匹配电路，但电路结构复杂，制作难度大，因此我们采用第五种方法。该方法是利用多贴片耦合的方式，使每个贴片天线的谐振中心频率各不相同，而各谐振带宽又相互交叉，使整个天线的总体带宽展宽，如图1所示就像电路中采用的多级放大器展宽频带的方法类似。每个贴片均采用矩形结 幅 度 图1 微带天线的多级谐振占宽频带 构，根据矩形天线的理论，单个矩形微带贴片天线的长度近似为1/2个波导波长，因此，单个贴片的谐振中心频率可以按：
一种宽频带微带天线的设计Ξ 徐 勤 ΞΞ (南京船舶雷达研究所,江苏南京210003) 摘 要:介绍了宽频带渐变式微带缝隙天线的工作原理、设计参数及其对电性能的影响,设计了一种结构简单的天线形式,给出了该天线工作于S、C频段的结构尺寸以及VSWR、辐射方向图的仿真和测试数据曲线,两者之间有很好的一致性,并对影响天线性能的关键参数进行了误差计算。结果表明:在加工精度可达到的范围内,对天线性能的影响不大。该天线可应用于宽频带单极化、双极化阵列天线单元或反射面天线馈源。 关键词:雷微带天线;宽频带;馈源;阵列单元 中图分类号:TN822.8 文献标识码:A 文章编号:100920401(2004)022******* A design of broadband microstrip antenna X U Qi n (N anji ng M ari ne Radar Instit ute,CS IC,N anj ng210003,Chi na) Abstract:The operating principle and designing parameters of the broadband microstrip slot antenna and its influence to the electrical property are proposed in this paper.A simple form of antenna is de2 signed.The scantling of structure,VSWR,the simulation of the radiation pattern and testing data curve of the antenna operating on S and C bands with a consistency between them.An error calcu2 lating to the key parameter influencing the antenna performance is carried through.The results show that the accessible machining precision range will take little influence on the antenna perfor2 mance.The antenna is applicable to the array antenna element with broadband single polarization and dual polarization or antenna feed source with reflecting surface. K ey w ords:microstrip antenna;broadband;feed source;array element 1 引 言 通常,天线工作的最高频率与最低频率之比大于2,就属于宽频带天线;两者之比大于10,则被认为是超宽频带天线。超宽频带天线的设计是未来天线设计的发展方向之一。本文设计的宽频带渐变式微带缝隙天线,最早的形式是由P.J.G ibson、Prasad和Mahapa2 tra在1979年几乎同时提出的,它由一段一端很窄另一端按指数式、V型张开或常数未张开的槽线构成,一般分别称其为Vivaldi天线、L TSA天线或CWSA天线。通常采用双面敷铜介质基片制造,微带线印刷在介质基片的一面作为馈电,指数式、V型张开或常数开口的槽线印刷在介质基片的反面,其作用相当于微带馈电线与自由空间之间的阻抗变换网络。槽线的窄端区域决定了高频端的辐射,而张开的口径区域则决定了低频端的辐射。虽然它们的结构形式不完全相同,但工作原理及辐射的本质是一样的,如图1所示,为其典型的结构示意图。 该类天线的辐射情况与微带贴片、微带振子等不同,它属于端射式行波天线,依赖的是表面波传输,至端口辐射。由于表面波的相速一般低于光速,故渐变式微带缝隙天线属于一种慢波结构。对于沿传输路径表面波相速不变的行波天线,存在一个最佳的相速比,它能导致天线获得最大的方向性和更高的增益。但该类天线由于缝隙的渐变式张开,其传输相速是变化的,从而方向性降低,副瓣电平也降低。在与介质基片平 Ξ Ξ Ξ作者简介:徐勤(1962-),男,江西临川人,南京船舶雷达研究所高级工程师,从事舰戴雷达天线设计。 收稿日期:2004201212
第26卷 第1期2011年2月 电 波 科 学 学 报 CH INESE JO URNAL OF RADIO SCIENCE Vol.26,No.1 Febru ary,2011 文章编号 1005 0388(2011)01 0062 05 基于遗传算法的超宽带微带天线优化设计孙思扬1 吕英华1 张金玲1 喇东升1 赵志东1 阮方鸣2 (1.北京邮电大学电子工程学院,北京100876; 2 贵州师范大学物理电子学院,贵州贵阳550001) 摘 要 将遗传算法应用于超宽带微带天线设计。建立了基于遗传算法和高频电磁 仿真软件(H FSS)的优化工程。在此基础之上,优化设计出了一款超宽带微带天线。 讨论了该优化工程的操作流程,并对天线特性进行了研究。研究结果表明:所设计天 线在3 1~10 6GH z频段内的回波损耗小于-10dB,具有良好的超宽频带特性。 关键词 遗传算法;超宽带天线;优化;H FSS 中图分类号 TN82 文献标志码 A 1 引 言 自从美国联邦通讯委员会(FCC)将3 1~10 6 GH z之间的频段分配给超宽带(UWB)无线通信业务使用之后,超宽带技术以其高传输速率及较强的抗多径干扰能力在短距离高速无线通信领域引起了全球范围的广泛关注。在U WB系统中,结构紧凑,低成本,易于集成的UWB天线的研究设计成为最近几年研究的一个热点。研究者们提出了许多不同形状的超宽带平面单极子天线来满足超宽带通信系统的需求[1 5]。 遗传算法是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索算法。它最早由美国密执安大学的H olland教授提出,起源于60年代对自然和人工自适应系统的研究。作为一种全局优化搜索算法,遗传算法以其简单通用、鲁棒性强、适于并行处理等显著特点,在图像处理、组合优化、自动控制等众多领域获得了成功的应用[6]。 随着微带天线设计理论与技术的不断发展,遗传算法开始引入到微带天线设计中来[7 11]。通过遗传算法对天线的结构参数进行全局优化,得到满足某些性能要求的微带天线。本文成功地将遗传算法应用于超宽带微带天线设计,建立了基于遗传算法和H FSS(hig h fr equency simulatio n so ftw are)的优化工程以执行参数优化任务。在此基础上,优化出了一款具有超宽频带特性的平面单极子天线。为了获得超宽带的频率特性,采用圆环形辐射贴片,并通过在接地板上蚀刻缝隙以改善阻抗匹配。对所设计天线的输入端反射特性及辐射方向图进行了仿真分析。结果表明:该天线在3~11GH z频段内的回波损耗小于-10dB,完全可以覆盖FCC分配给UWB 业务的3 1~10 6GH z频段。 2 遗传优化策略 本文建立了基于遗传算法和H FSS(high fre quency simulation softw ar e)的优化工程以执行参数优化任务,并对其编程实现。该工程包含两个功能模块:遗传算法模块和适应度模块,如图1所示。 遗传算法模块实现参数优化功能,如图2所示。它执行以下三个步骤 1)产生每个个体的结构参数,并将其传递给适应度模块; 2)接收由适应度模块计算并传递来的个体的适应度值; 3)对接收来的个体适应度值进行循环终止条 收稿日期:2010 02 12 基金项目:教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目(编号:200700130046);国家自然科学基金资助项目(编号:60771060,60971078) 联系人:孙思扬E mail:ssybupt@g mail com
参考文献 [1]YD/T 1108-2001. CDMA数字蜂窝移动通信网无线 同步双模（GPS/GLONASS）接收机性能要求及与基站间接口技术规范[S]. [2]YD/T 1030-1999. 800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网空中接口技术要求[S]. [3]广嘉电子. 北斗一号授时技术及在电力系统中的应用[J]. 基础电子,2008(5). [4]杜雪涛,李楠,刘杰. 北斗与GPS双授时在TD-SCDMA中的应用[J]. 电信工程技术与标准化, 2007(7). [5]潘巍,常江,张北江. 北斗一号定位系统介绍及其应用分析[J]. 数字通信世界,2009(9). ★ 【作者简介】 陆晓东：硕士毕业于北京邮电大学电信工程学院通信与信息系统专业，现为中国电信股份有限公司北京研究院副主任工程师，长期从事电信行业咨询、3G无线网络规划与优化领域研究。曾发表多篇论文，合著有《CDMA2000无线网络规划优化技术》一书。 【摘 要】文章首先提出了一种适用于基站天线的新型宽频带双极化偶极子天线单元，并利用HFSS对天线单元的电性能进行了仿真。随后，利用该天线单元组成了一个4单元的基站线阵，并对阵列的反射底板和侧板进行了适当的设计与优化，最后也进行了仿真。 【关键词】基站天线 宽频带双极化天线 Г形微带馈线 天线阵列 HFSS 收稿日期：2010-08-13一种新型的宽频带双极化基站天线 黄 聪 薛锋章 华南理工大学电子与信息学院 1 引言 由于无线应用业务的迅速扩展以及手机用户数量的爆发性增长，社会对宽带无线通信的需求也日趋增长。而宽频带基站天线作为宽带无线通信系统一个必不可少 的前端部件，在某些情况下更希望它能够实现极化分集的效果，尤其是在一些先进的无线通信系统当中[1]。 正因为如此，近年来，宽频带、双极化、小型化天线日益受到人们的青睐。正如文献[1]所指出的，宽频带天线也相应地由单极子圆盘天线向宽频带双极化天线演 进。不少文献已提出了一些宽频带天线的设计，例如圆
2007 年 2 月JOURNAL OF CIRCUITS AND SYSTEMS February, 2007 文章编号：1007-0249 (2007) 01-0143-04 一种新颖的超宽带楔形微带准喇叭天线设计* 李育红1,2，杨程1，周正1 （1. 北京邮电大学无线网络实验室，北京 100876；2. 北京工商大学信息工程学院，北京 100037） 摘要：近年来，超宽带（UWB）无线通信技术的发展日益引起人们的关注和兴趣，超宽带天线设计是一个具有挑战性的课题。本文提出一种新颖的超宽带楔形微带准喇叭天线设计，通过合理设计辐射贴片和介质基板的尺寸及形状，有效地展宽了天线带宽。仿真结果显示其VSWR<2的频带范围较大，而且随着频率的增加，天线的增益有增大的趋势。此外，这种天线成本较低廉，比较容易制作。 关键词：超宽带（UWB）；微带天线；辐射方向图；驻波比 中图分类号：TN822 文献标识码：A 1 引言 超宽带（ultra-wideband：UWB）无线通信技术以其超高速、超大容量、低成本、低功耗、低系统复杂度、保密性好、抗多径衰落、节省频谱资源、能提供厘米级定位精度等诸多优点，特别适用于室内等密集多径场所的高速无线接入及军事通信应用，成为近年来迅速发展起来的新一代短距离无线通信系统的最强有力的候选技术。而天线在UWB无线通信系统中起着关键作用，天线设计更是一个具有挑战性的课题。传统天线不适合传输UWB信号及便携应用[1]，某些天线是色散的，如对数周期天线，不具备适合UWB信号传输所应具有的良好的冲激脉冲特性，因为从天线的不同部分辐射不同的频率成分；某些天线，如UWB的环形天线，具有较好的辐射波形，但反射大而且匹配较差；其它天线，如蝴蝶结天线虽然用阻抗负载获得了良好的匹配和较大的阻抗带宽，但辐射效率又太低。 满足UWB设计的天线应该具有大带宽、高辐射效率、低功耗、易制作并且对于UWB信号的激励响应是稳定的。目前被H.G.Schantz等人[2~4]报道的较成功的UWB天线设计有：微带三角形偶极天线、微带圆形或椭圆形偶极天线、磁性缝隙天线及环形天线[5]等。 本文设计的新颖的超宽带楔形微带准喇叭天线做为一种有益的探索和尝试,为超宽带天线的设计及微带天线的应用提供了一种新的思路。通过合理地设计介质基板及辐射贴片的形状，有效地展宽了天线带宽，在天线输入端口不需要任何阻抗变换器,匹配良好，增益从 2.8GHz的7dBi到14GHz的17dBi，且具有较好的辐射方向图，易制作，成本低廉。 2 微带天线概述 微带天线的概念早在1953年就已经被提出来了，但当时并未引起工程上的足够重视。在五十年代和六十年代也只有一些零星的研究，真正的发展和推向实用是在70年代中期以后。由于微波集成技术的发展以及各种低耗介质材料的出现，微带天线的制作得到了工艺保证；而空间技术的发展，又迫切需要低剖面的天线元。1970年出现了第一批实用的微带天线。这以后微带天线的研究有了迅猛的发展，新形式和新性能的微带天线不断涌现，发表了大量学术论文和研究报告，召开了专题会议和出版专集。这些都表明微带天线以其重量轻、体积小、低成本、低剖面、易集成等显著优点已经成为天线研究中的一个重要课题[6]，受到了人们的广泛关注，吸引国内外广大学者研究和探讨。甚至在微带天线处于其幼年时期就已经有许多成功和不同的应用，对于大多数的应用，它都可以取代常规的天线，实际设计中已经有的重要系统中使用微带天线的有：卫星通信、卫星导航接收机、导弹遥测、武器信管、指 * 收稿日期：2004-04-06 修订日期：2004-12-14 基金项目：国家863计划项目（2003AA123240）；国家自然科学基金项目（60372097）；教育部科学技术研究重点项目（03035）
一种超宽频带双圆锥全向天线的设计3 汪 漪,徐 勤,吴志峰33 (南京船舶雷达研究所,江苏南京210003) 摘 要:介绍了一种可工作于0.8～16GHz的超宽带双圆锥全向天线的工作原理、设计参数及其对电性能的影响,给出了该天线工作于X波段的具体结构尺寸以及VS WR、辐射方向图的仿真和测试数据曲线,以及此天线在0.8～16GHz范围内的VS WR的测试数据曲线,并提出了一些设计此天线的关键点。结果表明,此天线具有频带宽、全向均匀性好、增益大、结构简单等优点,可广泛应用于高低功率的雷达、通讯中的全向天线。 关键词:雷达;双圆锥全向天线;X波段 中图分类号:T N823.15 文献标识码:A 文章编号:1009-0401(2005)01-0025-03 Design of an ultra2wideband biconical o mni2directi onal antenna WAN G Yi,XU Q ing,WU Zhi2feng (N anjing M arine R ada r Institu te,N an jing210003,China) Abstract:The operating p rinci p le of an ultra2wideband biconical omni2directi onal antenna operating within0.8～16GHz is p resented in this paper.And its design para meters and influence on the electri2 cal p r operties are als o p r oposed.The structural size of the antenna operating at X2band and the si m ula2 ti on and test data curves of the VS WR and the radiati on pattern are p resented.The test data curve of the VS WR of the antenna operating within0.8～16GHz are als o p resented,and s ome key points of an2 tenna design are given.The results show that this antenna possesses the advantages of wide2band,good omni2directi onal unifor m ity,high gain and si m p le structure,and may be widely app lied in the omni2di2 recti onal antennas of high/l ow power radars and communicati ons. Key words:radar;biconical omni2directi onal antenna;X2band 1 引 言 通常,天线工作的最高频率和最低频率之比大于10,则被认为是超宽频带天线。本文介绍的双圆锥天线的最高频率和最低频率之比大于20,是典型的超宽带天线。此天线的结构形式如图1所示。 此天线结构简单,由两个金属圆锥和一根同轴馈线构成。其辐射情况是由振子天线演化而来,圆锥臂可以用金属板围成,也可由金属网构成。前者用于高频,后者用于低频,设计方法有差别。当锥角θ=≥20°时,双圆锥天线的带宽非常宽。它的辐射空间在两个圆锥臂之间,同轴线的内外导体分别接到双圆锥的两个顶点,即可激励最低模式TE M波。 也可以用圆波 图1 超宽带双锥全向天线典型结构 导E 01 模激励,不过其辐射的是水平极化波。这种喇叭无论工作在垂直极化还是水平极化波,其水平面都是全方向性的;在垂直面,则可按照对应极化的喇叭方向图尺寸计算,波瓣宽度与锥角和斜长有关。这种形式 52 雷达与对抗 2005年 第1期 3 33收稿日期:200421128 作者简介:汪漪(1979-),男,安徽芜湖人,南京船舶雷达研究所助理工程师,现从事雷达天线研发工作。
通信工程专业实训 题目：手机内置天线的设计 专业：通信2班 学号：1167119226 姓名：李盼 指导老师：杜永兴 分数：_________________
目录 摘要： 关键字： 第一章：背景介绍 第二章：实训过程记录第三章：实训结论 第四章：实训总结 第五章：参考文献
摘要：现在的电子通讯技术飞速发展，随着技术可经济的推进，人们对手机的要求越来越高，然而手机的基本功能就是打电话，而对手机的内置天线要求就更高难度更大，小型化，并且能工作在不同的频段下，文中主要研究双频手机PIFA天线。采用了开槽的的设计方法实现了天线的双频，工作性能良好，易于实现，现在大多数手机都使用这种天线。 关键字：PIFA天线，双频，GSM,DCS,HFSS 第一章：背景介绍 1.1 移动通信对手机天线的要求 天线最主要的功能在于转换两种不同传播介质中的电磁波能量。在能量转换的过程中，会出现收发信机与天线及天线与传播介质之间的不连续接口。在无线通讯系统中，天线必须依照这两个接口的特性来做适当的设计，以使得收发信机、天线以及传播介质之间形成一个连续的能量传输路径。 移动通信手机对天线的要求： 外在要求： 天线尺寸小，重量轻，剖面低，携带方便，机械强度好 电性能要求： 水平面要求有全向辐射方向图，频带宽，效率高，增益高，受周围环境影响小，对人体辐射伤害小 1.2 手机天线的指标意义 天线输入阻抗： 天线的输入阻抗是以收发机与天线间的接口往天线端看入所得到的阻抗值。这一数值对天线的辐射效率，天线的带内增益波动，天线前端的功率容量有很大的影响。手机天线是一种驻波天线，，天线的阻抗不匹配，将导致大量的信号反射，使天线的辐射效率降低，同时由于反射的影响使得天线在宽频带内的增益有抖动，如果天线的驻波为6，手机前端的击穿电压将降为原来的1/6，而功率容量就会下降。 手机天线驻波对天线效率的影响不可不慎。 天线的驻波要求，我们目前统一要求为小于3。
Ultra-Wideband Microstripe Antenna Design 陳建宏 Chien-Hung Chen 摘要 近十年來由於微帶天線具有體積小、重量輕、製作容易、價格低廉、可信度高，同時可附著於任何物體之表面上的特性，在無線通訊的應用上扮演著重要的角色。本文將利用全平面正方形單極微帶天線當作設計天線的原型，藉由調整金屬貼片的上緣、下緣部份與接地面的上緣部份來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。由模擬與實驗結果比較得知，可以發現其響應非常吻合，是一個適用於超寬頻通訊產品的天線。 關鍵詞：微帶天線、單極、超寬頻
、簡介 美國聯邦通信委員會（Federal Communication Commission,FCC）在西元2002年2月14日允許超寬頻技術使用於消費性電子產品上，並公佈了初步規格，FCC開放3.1GHz~10.6GHz提供超寬頻通信及測試使用。為了研究開發適用於此頻段的天線技術。將利用微帶天線的優點：體積小、重量輕、低成本、容易製作等特性，來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。 傳統的寬頻天線[2]中有行進波線天線（Traveling-Wave Wire Antenna）、螺旋形天線（Helical Antenna）、偶極圓錐形天線（Biconical Antenna）、單極圓錐形天線（Monoconical Antenna）、盤錐形天線（Discone Antenna）、袖子形天線（Sleeve Antenna）、渦狀天線（Spiral Antenna）和對數週期天線（Log-Periodic Antenna），不過其中適用於超寬頻系統的只有偶極圓錐形天線、單極圓錐形天線和盤錐形天線[3]。因為其不僅有大的輸入阻抗頻寬（Large Input Impedance Bandwidth）、其輻射場形（Radiation Pattern）也能控制在一定的頻寬中。 利用虛像法（Method of Image）[4]及接地面（Ground Plane）來使偶極天線變成單極天線，從早期的線型單極天線－窄頻（Narrowband），演化成單極圓錐形天線－中頻寬（Intermediate
应用于WLAN的宽频带天线设计
摘要：为了设计出可以覆盖无线局域网WLAN的2.4GHz，5.2GHz，5.8GHz三个频带的天线，采用一种结构简单的宽带双频共面波导馈电的单极子天线。该天线由一个平面倒L形和一个倒U形贴片连接构成，实际加工制作了一个天线并且实测了S11参数，结果表明该天线具有两个独立的谐振模式，并且在应用范围内具有良好的阻抗匹配特性。 引言 无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network)是利用无线技术实现快速接入以太网，是无线通信技术与计算机网络相结合的产物，是对有线局域网的一种补充和扩展。和有线网络相比，WLAN具有可移动性、灵活性、更迅速、费用低、网络可靠性高等优势。近年来，随着IEEE 802.11a(5.15～5.35GHz，5.725～5.825GHz)和IEEE 802.11b/g(2.4～2.483 5GHz)标准的提出，WLAN得到了迅猛发展.与此同时对WLAN天线的要求也越来越高，要求其体积小、重量轻、生产加工便捷、天线成本低廉，同时在功能上要求使用频宽较宽以及有双频性能以同时达到IEEE 802.11a/b/g标准要求。所以，近年来对小型化的多频段WLAN天线的研究大量涌现。 在平面单极子天线中，有一种倒L形平面单极子天线，国际上已经对此进行了研究，在理论模拟仿真上，可以同时满足IEEE802.11a/b/g标准要求，其设计形式更简单，在满足带宽的要求上，体积还可进一步的缩小。所以，本文将在原来的微带馈电的倒L平面单极子天线的基础上，改变其馈电的形式，研制出一种共面波导馈电的倒L-U平面单极子天线。仿真和实测表明该天线在WLAN的三个频带范围内均具有很好的阻抗匹配和辐射特性。 1 倒L-U平面单极子天线的设计 1.1 天线分析与设计 WLAN天线形式有很多种，比如微带天线，八木天线、平面单极子天线等等。选择平面单极子天线的原因是，相对于微带天线，其带宽大；相对于八木天线，其体积小且容易共形。平面单极子天线与微带天线的结构不同在于：在金属辐射贴片对应的介质衬底另一侧的金属地板被去除，也就是采用了部分地板结构。微带天线的带宽低，因为其Q值大，即在辐射板与地板之间储存了大量的能量。平面单极子天线的辐射板的对应地板去除了，加大了辐射电阻，辐射出去的能量也大大的增加，Q值变小，带宽增大。选择共面波导馈电的形式，将地板与辐射板共面，使得带宽又增大了，而且结构更紧凑。但是由于天线与共面波导之间缺少有效的隔离，造成天线性能受共面波导尺寸的影响较严重。
- 114 - Ansoft2004年用户通讯 采用ANFSOFT HFSS对宽频带双层微带天线设计与仿真 石磊 北京理工大学微波通讯实验室 100081 摘要：天线作为通讯试验箱前段的重要组成部分，他承担着发射信号和接收的回波信号的任务。微带天线由于其本身的特点（如结构简单、低刨面、小型化、可以与飞行器表面共形安装而不影响飞行器的空气动力性能和占用飞行器内仓空间，天线可以与微带电路集成在一起，工业制造简单，价格低廉等优点）而得到了广泛的应用。但是对于微带天线来说，最严重的缺陷是单个贴片天的带宽太窄，与阵子天线、缝隙天线、波导开口喇叭天线等工作带宽一般在15%----50%相比，微带单贴片的天线带宽只能有百分之几。因此，最近微带天线大量的研究是关于微带天线的频带展宽技术。 关键字：双层微带天线，ANSOFT HFSS，宽频带 1．天线形式的选择 选择双层微带天线原因 a. 作为微带天线，它具有微带天线体积小、轻便易于集成和便于批量生产等特点。 b. 根据设计要求的指标，采取了具有较宽的带宽的双层微带天线的结构。 2．天线的技术指标 由于天线作为两个近距离试验箱体上的辐射器，所以对其性能指标的要求不慎严格： * 工作频率：2.2G * 驻波比 <1.5（带内） * 相对带宽>10%
* 极化：线极化 * 体积不能过大 3．天线结构的分析 微带天线的频带可以从以下三个方面的带宽来描述：阻带带宽、方向图带宽和极化带宽。一般来说阻带带宽是天线带宽的主要因素。通过对微带天线的分析知道，要展宽微带天线的的频带，可以采取以下几种方法：1）增加微代介质的厚度；2）降低微代介质的介电常数；3）采用有耗介质；4）对馈点电路采用宽带阻抗匹配（如阻抗匹配电路或采用开缝耦合对天线馈点）；5）采用对贴片谐振。前三种办法的效果比较小，而且第三种方法是以天线增益的降低为代价的；第四种方法需要设计宽带匹配电路，但电路结构复杂，制作难度大，因此我们采用第五种方法。该方法是利用多贴片耦合的方式，使每个贴片天线的谐振中心频率各不相同，而各谐振带宽又相互交叉，使整个天线的总体带宽展宽，如图1所示就像电路中采用的多级放大器展宽频带的方法类似。每个贴片均采用矩形结 幅 度 图1 微带天线的多级谐振占宽频带 构，根据矩形天线的理论，单个矩形微带贴片天线的长度近似为1/2个波导波长，因此，单个贴片的谐振中心频率可以按： f=c λd=qγc
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ Vivaldi基于CST的超宽带微带天线设 计 摘要天线，在任何无线电系统组成中，都是必不可少的组件。随着无线电通信技术的发展，天线在各个领域得到了广泛的应用。 超宽带技术是当今最具竞争力和发展前景的技术之一。其具有许多窄带系统无法比拟的优点，例如：高数据速率、低系统成本和抗多径效应,抗干扰性强、频谱覆盖范围广、距离分辨率高、对现有系统干扰小等。 由于无线电的应用频段被不断地扩展，进而促进了超宽带电磁学的产生。在超宽带频段内，时域特性的研究表明，时域电磁波是人类非常重要的资源，作为超宽带无线电系统中不可缺少的一员，超宽带天线的研究也因此变得相当有意义。 本论文主要研究了关于超宽带微带天线的设计。首先 1 / 30
介绍了天线及微带天线的基本理论，然后重点研究了超宽带天线，Vivaldi天线，详细分析设计了Vivaldi天线的传统模型，以及改进模型，并利用CST STUDIO SUITE 2010软件仿真，分析了Vivaldi天线可以使用的工作频率范围、性能以及尺寸等。5558 关键词天线，超宽带，CST，Vivaldi天线 毕业设计说明书外文摘要 TitleTheCST-basedUltra-WidebandMicrostrip AntennaDesign Abstract Antenna, in the composed of any radio system, are essential components. With the development of radio communication technology, the antenna has been widely applied in various fields.
4G智能手机天线设计的解决方案 2010年全球移动数据消费量增长了倍。这是移动数据使用量连续三年接近3倍的增幅。到2015年，全球移动数据业务量有望增长到2010年的26倍。导致这种戏剧性增长的关键因素之一是智能手机和平板电脑的快速普及。全球移动数据用户希望他们的设备在全球任何地方都能高速联网。 这种期望给网络和设备性能带来了巨大的负担。在移动数据设备中，天线是“接触”网络的唯一部件，优化天线性能变得越来越重要。然而，智能手机和平板电脑中的4G天线设计所面临的挑战十分艰巨。尽管应对这些挑战有多种可行的解决方案，但每一种都会有潜在的性能折衷。 4G天线设计挑战 有许多因素会影响手持移动通信设备的天线性能。虽然这些因素是相关的，但通常可以分成三大类：天线尺寸、多副天线之间的互耦以及设备使用模型。 天线尺寸天线尺寸取决于三个要素：工作带宽、工作频率和辐射效率。今天的带宽要求越来越高，其推动力来自美国的FCC频率分配和全球范围内的运营商漫游协议；不同地区使用不同的频段。“带宽和天线尺寸是直接相关的”且“效率和天线尺寸是直接相关的”--这通常意味着，更大尺寸的天线可以提供更大的带宽和更高的效率。 除了带宽外，天线尺寸还取决于工作频率。在北美地区，运营商V erizon Wireless和AT&T Mobility选择推广的LTE产品工作在700MHz频段，这在几年前是FCC UHF-TV再分配频段的一部分。这些新的频段（17,704-746MHz和13,746-786MHz）比北美使用的传统蜂窝频段（5,824-894MHz）要低。这个变化是巨大的，因为频率越低，波长越长，因而需要更长的天线才能保持辐射效率不变。为了保证辐射效率，天线尺寸必须做大。然而，设备系统设计人员还需要增加更大的显示器和更多的功能，因此可用的天线长度和整个体积受到极大限制，从而降低了天线带宽和效率。 天线间互耦更新的高速无线协议要求使用MIMO（多入多出）天线。MIMO要求多根天线（通常是两根）同时工作在相同频率。因此，话机设备上需要放置多根天线，这些天线要同时工作且相互不能有影响。当两根或更多天线位置靠得很近时，就会产生一种被称为互耦的现象。 举例说明，移动平台上紧邻放置两根天线。从天线1辐射出来的一部分能量将被天线2截获，截获到的能量将在天线2的终端中损耗掉，无法得到利用，这可以用系统功率附加效率（PAE）的损耗来表示。根据互换性原理，这种效应在发送和接收模式中是相同的。耦合幅度反比于天线的分隔距离。对于手机实现而言，MIMO和分集应用中工作在相同频段的天线之间的距离可以是1/10波长或以下。例如，750MHz时的自由空间波长是400mm.当间隔很小时，比如远小于一个波长，则耦合程度会很高。天线之间耦合的能量是无用的，只会降低数据吞吐量和电池寿命。 设备使用模型与传统手机相比，智能手机和平板电脑的使用模型有很大变化。除了正常工作外，这些设备还要满足电磁波能量吸收比（SAR）和助听器兼容性（HAC）法规要求。 使用模型的另一个方面是消费内容的类型。诸如大型多人在线角色扮演游戏（MMORPG）和实时视频数据流等视频密集型移动应用不断推动数据使用率飙升。据ABI Research预测，从2009年到2015年，西欧和北美地区数据使用率有望分别以42%和55%的年复合增长率（CAGR）增长。这些相似的应用正在驱动制造商生产出更大尺寸、更高分辨率的显示屏。数据使用率的提高也在悄然改变消费者对这些设备的手持方式。例如，对于游戏应用来说，使用者必须用两手紧握设备两头，而其它应用程序可能根本无需用手握住设备。 越来越大的显示屏和使用者抓握方式的改变，使得为天线辐射单元找一个不被显示屏或
手机天线设计注意事项总结 一、主板 1.布线在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理，做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。同时RF地要合理设计，RF信号走线的参考地平面要找对，并保证RF信号走线时信号回流路径最短，并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它。PCB板和地的边缘要打“地墙”。从RF 模块引出的天线馈源微带线，为防止走线阻抗难以控制，减少损耗，不要布在PCB的中间层，设计在TOP面为宜，其参考层应该是完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路和旁路耦合。 2.布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，同时少开散热孔。最忌讳长条形状孔槽。天线投影区域内有完整的铺地，同时不要天线侧安排元器件，特别是含金属结构的元件，如喇叭、马达、摄像头基板等金属元件和低频驱动器件，要尽量接地。它们对天线的电性性能有很大的负面影响. 3.天线的空间辐射会被主板的金属元件（包括机壳上天线附近的金属成分装饰件）耦合吸收后产生一定量的二次辐射，频率与金属件的尺寸关联。会造成整机产生一定的杂散，整机杂散问题还与天线与RF模块之间的谐振匹配电路有关，如果谐振匹配电路的稳定性不好，很容易激发产生高次谐波的干扰。因此要求此类元件有良好的接地，消除或降低二次辐射。
二、机壳的设计 由于手机内置天线对其附近的介质比较敏感，因此，外壳的设计和天线性能有密切关系。外壳的表面喷涂材料不能含有金属成分，壳体靠近天线的周围不要设计任何金属装饰件或电镀件。若有需要，应采用非金属工艺实现。机壳内侧的导电喷涂，应止于距天线20mm处。对于纯金属的电池后盖，应距天线20mm以上。如采用单极天线，面板禁用金属类壳体及环状金属装饰。电池（含电连接座）与天线的距离应设计在5mm以上。 三、天线结构 1）PIFA天线基本注意： 1，天线空间一般要求预留空间：W（宽），L（长），H（高）其中W（15-25mm）、L（35-45mm）、H（6-8mm)。其中H和天线谐振频率的带宽密切相关。W、L决定天线的最低频率。如果天线面积如下： 双频（GSM/DCS）：600x6~8mm 三频（GSM/DCS/PCS）：700x7~8mm 满足以上要求则GSM频段一般可能达到-1~0dBi，DCS/PCS可达0~1dBi。当然高度越高越好，带宽性能得到保证。 2，内置天线尽量远离周围马达、SPEARKER、RECEIVER等较大金属物体。有时候有摄像头出现，这时候应该把天线这块挖空，尽量作好摄像头FPC的屏蔽（镀银襁），否则会影响接收灵敏度。尽量避免PCB上微带、引线等与天线弹片平行。
在移动手机里，天线直接影响了手机的可通讯能力，直接决定了手机的射接收性能，甚至 天线设计的好坏决定了该手机在市场的生存空间。在国外，品牌手机设计生产厂家普遍比较重视天线的前期研发与设计，他们多与参股与控股的形式培养一天线设计与生产研究所或专业电小天线设计公司，所以象三星，苹果等知名品牌总能在特定的环境下设计出性能优良的天线，把手机ID与一流功能完整的结合。 在国产手机中，目前只有为数不多的大公司比较重视天线的设计与制造，多数中小企业只是把天线视为普通的硬件，在空间上压缩再压缩，在性能上低劣又低劣，最终的结果是手 机的客户或终端消费者无法接受手机的“可通话”性能，导致项目的流产或重新设计，造成资源及人力的浪费及商机的流失，大大的降低了企业的综合竞争力。 专业的分析，天线性能的好坏大致由以下几个因素来影响： 空间 行业内有一絮语“多大的空间决定多少的性能”，足够的可实行空间对天线来说是必须的。关于天线的可设计空间，建议客户在方案设计前期多与天线设计工程师做深入的沟通， 了解天线的布置与潜在的问题点，以期位置的预留。天线工程师在设计过程中已经有相当 的设计经验，哪些布局对天线的设计是有利，哪些空间的对天线的性能有更大的提高，对新的方案定义是必须的。同时多参考几家天线设计公司的建议，更有利于天线空间的合理 性分配，来更完整的分配天线的空间。
关于天线的可利用空间，经常会遇到天线设计公司与手机整机商为了提高天线的性能争取天线的空间布局，只有绝少部分的设计公司会满足天线空间的基本要求，而绝大部分的设计公司会以手机完全、功能的名义尽可能的压缩天线的空间，后果是单款案件会频繁的更换天线设计公司，结果还是天线的性能达不到一定的要求、案目流产，怪恨天线设计公司的能力太差，等等。 我们都知道现在的手机天线都是偶极子天线发展演变而来的，天线不可能在无穷小的空间实现功能，天线一定需要一个相对开放宽阔的空间，可以这么的说，还没有一个人可以完成“手机天线零空间”这个课题。 EMI EMI(Electro Magnetic Interference) 在电子行业是一个普遍的问题，很多的问题点都是因为相关的处理没有很好的执行，或者深入的考虑。在手机天线由外置天线过度到内置天线的初期，很多的手机设计公司普遍遇到了手机的动态接收灵敏度的问题，可能设计的原理图与以前外置天线之PCB的原理图是一致的，但是内置天线遇到了与灵敏度的问题，因为什么? 当时一般的公司都认为是天线的问题，很少有人怀疑是自己设计的方案的问题。问题点是电路或其它的元器件对天线辐射的相互干扰，该干扰在手机动态接收过程中会影响手机的接受质量。 在误码率的参考下，导致动态灵敏度偏低。EMI的问题一般不会影响天线的辐射功率，同理不会影响天线的辐射效率，但是对天线的接收性能存在很大的隐患，因此做好电路的
GS M 手机外置天线的原理及制做 班万荣 (华宇科技(南京)有限公司 江苏南京 210003) 摘 要:手机在人们的生活中起着越来越重要的作用,而手机在发送接收信号时性能的好坏,一定成度上取决于射频电路天线部分的设计。介绍了GS M 频段手机外置天线的原理和电气特性要求,及依据天线工作原理工厂对手机天线的检验方法。 关键词:外置天线;EGS M ;DCS 中图分类号:TN 929153 文献标识码:B 文章编号:1004373X (2005)0110503 Pr i nc iple and M ak i ng of GS M M ob ile Phone Exposed An tenna BAN W an rong (A ri m a Techno l ogy (N anjing )Co 1L td 1,N anjing ,210003,Ch ina ) Abs tra c t :M ob ile phone is mo re and mo re i m po rtan t in peop le ′s living ,and the perfo rm ance of mob ile phone tran s m itting and receiving signal is determ ined by design of an tenna part of R F circu it in som e respects 1In th is paper p rinci p le and electric characteristic dem and of GS M mob ile phone expo sed an tenna is in troduced ,and in specti on of mob ile phone an tenna acco rding its w o rk p rinci p le is also to ld 1 Ke yw o rds :expo sed an tenna ;EGS M ;DCS 收稿日期:20040920 1 GS M 手机外置天线的原理 手机天线对整个手机来说是一颗机构电子料,他的外观同工业设计有关系。这里着重讲述手机外置(expo sed )天线电气方面的原理及制做。 当电能量加到并联谐振网络上时,并联谐振网络就会向外发射一定频率F =1 2ΠL C 的电磁波。当并联谐振网络处在电磁场中,他会产生一定频率F =1 2ΠL C 的电能量,且频率F 与电磁波频率一致时,产生电能量相对最大。手机天线就是运用这样的电气原理,为了更好地发送和接收电磁波,将并联谐振回路中的电容两个板极打开,以电感为振子。电容性以分布容性实现,因中国的全球通波段和欧洲一致,EGS M (低发高收880 ～915M H z 及925～960M H z )加DCS (发1710～1785M H z ,收1805～1885M H z ),总对天线来说要求D ual Band (880～960 M H z ,1710 ～1880M H z )。故电感为一个有两种疏密度的线圈,以满足两波段频率发送接收的需要。 图1 若是做三频天线,因PCS 频段与DCS 频段接近,只需在DCS 频段上扩展就可以。调节手机天线电气性能时, 需要一只最终定型的手机(所有其他部件不再会改变)制作手机天线测试工具,在其天线连接的部位引1根钢管线出来安装S M A 头。通过接校准过单端口S 11参数的矢量网络分析仪A ginlent 8753来显示天线在两个频段的S 11特性,应该在有用频段内小于-10dB ,测试时周围不应该有金属反射面,有些厂商EGS M 频段做不到小于-10dB ,那最低要求也要做到小于-8dB 。 若满足不了S 11特性,就要通过改变线圈的长度和疏密度及手机内部PCB 板匹配网络来满足S 11参数特性。参数达标后,将线圈固定并拍照记录下线圈的长度和疏密度,使之可用以大量生产,并记录下匹配网络各被动器件参数用于手机内部PCB 板匹配网络制作。若是翻盖手机, S 11在闭合和打开时都满足所测标准,主要考察打开时的S 11。S 11与V S W R 有对应换算关系。调好S 11后,还要 测其增益与方向性,这就要求在3D 或2D cham ber 里测试,绘出图形,再换算成理论要求平均增益,接近于0dB 。但实际做不到,一般要求EGS M 频段不小于-1dB ,DCS 频段不小于-2dB 。内置天线更低为-4dB ,另外SA R 测试也要达标,这要求在专用的SA R 实验室测试(实验室必须具有国际认证资格)目前国家并没有做强制要求。 因为要做到电气性能达标,线圈必须大于一定长度,所以天线外露出机壳的部分必须大于1614mm ,但是把线圈缩入机壳内的除外。除装配合格外,手机外置天线要做落甩实验,直板机从高度为115m 落下,折叠机为112m 。经落甩后机构电气性能都不能改变。 5 01《现代电子技术》2005年第1期总第192期 电子技术应用