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关于4G无线通信移动终端天线的研究

出处:论文网
时间:2017-10-05

关于4G无线通信移动终端天线的研究

  中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)16-0356-01

  前言:移动通信技术和产业已经历经了近三十年的发展,从最初的模拟蜂窝系统的单一频段天线,逐渐地发展到现在的漫游全球的数字化多制式天线;从最初的飞鸽传书,到现在的全球通信;从最初的单一语音通话工具,逐步发展到如今的计算机网络和通信互相交融为一体的多功能终端。就算手机的功能、软硬件和外观在怎么改变,也无法逃避天线的设计是手机设计所有环节当中最难而又最关键的这一必须面临的不争的事实。目前所有的智能手机都面临着各种技术性挑战,无线通信移动终端天线的性能是否优越,将成为以后主导智能手机市场的主导因素。

  1.倒L形接S形手机天线

  1.1 天线结构设计

  对于倒L形接S形手机天线,我们一般采用由FR4材料构成基体,而对于其参数的我们选择的是介电常数为4.5,其大致厚度在0.78mm左右最为宜。其位于印刷电路板正面的左上角的天线的辐射单元由两个部分组成,一是馈电带线,二是短路带线。其位于印刷电路板背面的金属接地板的宽度与基板基本上相等,在辐射单元的背面顶部留有净空区域。

  1.2 天线测试与分析

  设计完成后并加工完毕的倒L型接S型手机天线一般利用Agilent E5071C微波网络分析仪对成品进行回波测试。我们将仪器测试结果与仿真结果进行比照后发现,在低频段和中频段中,天线的工作带宽与实际结果大致相同;然而在高频段上却发现测试结果相比实际结果略有减小;从大体上来看,测试结果显示天线的中心频率点的阻抗匹配程度稍稍偏低。根据测试结果我们对其出现的问题进行了原因分析,与仿真结果出现偏差主要是所选择的天线基体材料的实际参数有所出入、轴线接头处有损耗,由于对实际结果影响不大,因此这些因素可以不考虑。

  2.开口方环形手机天线

  2.1 天线结构设计

  对于开口方环形手机天线,我们一般采用由FR4材料构成基体,而对于其参数的我们选择的是介电常数为4.5,其大致厚度在1.55mm左右最为宜。其位于印刷电路板正面的左上角的天线的辐射单元由两个部分组成,一是馈电带线,二是短路带线。其位于印刷电路板背面的金属接地板的宽度与基板基本上相等,在辐射单元的背面顶部留有净空区域。

  2.2 天线测试与分析

  设计完成后并加工完毕的开口方环形手机天线一般利用Agilent E5071C微波网络分析仪对成品进行回波测试。我们将仪器测试结果与仿真结果进行比照后发现,在低频段上天线的谐振点略有降低,中频段和高频段的天线谐振点略高,带宽有少许偏移。

  3.迂回枝节平板电脑天线

  3.1 天线结构设计

  对于迂回枝节平板电脑天线,我们一般采用由FR4材料构成基体,而对于其参数的我们选择的是介电常数为4.36,其大致厚度在0.76mm左右最为宜。其位于印刷电路板正面的左上角的天线的辐射单元由两个部分组成,一是馈电带线,二是短路带线。其位于印刷电路板背面的金属接地板的宽度与基板基本上相等,在辐射单元的背面顶部留有净空区域。

  3.2 天线测试与分析

  设计完成后并加工完毕的迂回枝节平板电脑天线一般利用Agilent E5071C微波网络分析仪对成品进行回波测试。我们将仪器测试结果与仿真结果进行比照后发现,在低频段上天线的谐振点稍有降低,而在中频段和高频段上天线的谐振点略微上升。

  4.共面 T 形多用途移动终端天线

  4.1 天线结构设计

  对于共面T形多用途移动终端天线,我们一般采用由FR4材料构成基体,而对于其参数的我们选择的是介电常数为4.42,其大致厚度在1.58mm左右最为宜。其位于印刷电路板正面的左上方的天线的辐射单元由两个部分组成,一是馈电带线,二是短路带线。其位于印刷电路板背面的金属接地板的宽度与基板基本上相等。

  4.2 天线测试与分析

  设计完成后并加工完毕的共面 T 形多用途移动终端天线一般利用Agilent E5071C微波网络分析仪对成品进行回波测试。我们将仪器测试结果与仿真结果进行比照后发现,测试结果显示在低频段和高频段的中心频率略微上移,同时中频段出现两个谐振点,在谐振点处的阻抗匹配均良好。

  5.弓形多用途移动终端天线

  5.1 天线结构设计

  对于弓形多用途移动终端天线,我们一般采用由FR4材料构成基体,而对于其参数的我们选择的是介电常数为4.42,其大致厚度在1.6mm左右最为宜。其位于印刷电路板正面的左上方的天线的辐射单元由两个部分组成,一是馈电带线,二是短路带线。其位于印刷电路板背面的金属接地板的宽度与基板基本上相等。

  在辐射单元的背面顶部留有净空区域。

  5.2 天线测试与分析

  设计完成后并加工完毕的弓形多用途移动终端天线一般利用Agilent E5071C微波网络分析仪对成品进行回波测试。我们将仪器测试结果与仿真结果进行比照后发现,测试结果显示在低频段和中频段的工作频段比仿真结果略微偏高。

  6.移动终端天线的场景应用

  6.1 用于卫星移动通信

  4G无线通信移动终端天线可应用于卫星移动通信中,其中终端天线中的L波段卫星移动通信系统的天线阵是一个由16个环形天线所组成的平面阵,同时在数字信号处理部分由10个现场可编程的逻辑门阵列芯片构成。为了对该系统进行外场测试发现,采用了自适应算法进行测试,用该算法可在整个上半空间中产生16个波束,基本上全局覆盖,而且根本就不需要添加任何传感仪器,就能高效快捷的对一些卫星信号进行自动捕获和跟踪。

  6.2 用于蜂窝移动通信基站

  4G无线通信移动终端天线也可应用于蜂窝移动通信基站中,然而与用于卫星移动通信最大的不同点就是,用于蜂窝移动通信基站的移动终端天线大致设计思想就是充分利用高分辨率的算法以得到通信信号的引导矢量,从而可以计算出

  上行链路加权系数。当4G无线通信移动终端天线正处于发射状态时,由于上下行链路使用相同频率,上行链路的加权系数可直接用于下行链路。

  7.结语

  目前在全球唯独被认同的第四代移动通信技术标准其中就包含我国自主研发的TD-LTE标准,其中3 .5 GHz LTE-Hi制式凭借其独具一格的特色成为国际上最具有潜力的制式。因此本研究就关于目前4G无线通信移动终端天线很难做到真正意义上的所有频段全覆盖这一问题和目前4G无线通信移动终端天线急需发展的要求,成功设计并测试分析了五种可广泛应用在4G无线通信移动终端天线,根据研究的结果很好的证明了这五款被设计的4G无线通信移动终端天线都能完美的覆盖到目前全球通用的所有4G无线通信的主要频段,而且这五款天线均能满足4G通信的基本需求。不难看出,这五款天线的应用前景一定非常广阔。

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