第一篇：超宽带天线的研究与设计
超宽带天线的研究与设计
李庆娅 李晰 唐鸿燊
摘 要： 本文设计了一款差分微带超宽带天线，通过改变馈线和尺寸和接地板上缝隙的半径,优化了天线的性能，所实现的天线带宽为11.5 GHz，且有较好的辐射特性。在此基础上，通过在两贴片上对称地开槽，得到了在5 GHz处有陷波特性的超宽带天线。关键词：超宽带天线；差分天线；带阻特性
Research and Design of Ultra-wideband Microstrip Antenna
Li Qing-Ya, Li Xi, Tang Hong-Shen Abstract: In this paper, a differential microstrip ultra-wideband antenna is designed.It is optimized by changing dimensions of feeding line and radius of slot in the ground.The simulated and measured results show that the frequency bands of antenna is 11.5 GHz.Also, it has good radiation characteristics.Based on this, by etching the slot in the patch symmetrically, the ultra-wideband antenna with band-notch characteristics at 5 GHz is achieved.Key words: Ultra-wideband antenna;differential antenna;band-notch characteristics 引言
近几年,随着超宽带(UWB)通信技术的快速发展，对应用于短距离无线通信系统中的天线提出了更高的要求，不仅要求天线尺寸小、剖面低、价格便宜，易于加工并可集成到无线电设备内部，同时，还要求天线阻抗带宽足够宽，以便覆盖整个UWB频段。美国联邦通信委员会(FCC)规定UWB信号的频段为3.1 GHz-10.6 GHz。这个通信频段中还存在划分给其他通信系统的频段，如5.15 GHz到5.35 GHz的IEEE802.11a和5.75 GHz到5.85 GHz的Hiper-LAN/2。
在接地板上开缝是实现超宽带天线的方法之一，常见的缝隙形状如倒锥形[1]、矩形、半圆形、梯形[2]等。文献[2]中仿真优化并制作了一个小型化超宽带微带天线，在整个工作频段2.15-13.47 GHz内，该天线的回波损耗均在-10 dB以下，增益基本稳定在3~6 dB之间，并具有比较稳定的辐射特性。在超宽带天线的基础上通过在辐射贴片上开槽实现带阻特性，槽的形状有L形[3]、矩形[4]、E形[5]等，文献[5]提出了一种新型的具有双阻带特性的超宽带天线，制作出实物并验证了天线的超宽带和陷波特性，即在中心频率3.75 GHz和5.5 GHz附近的频带范围内具有良好的陷波特性。
本文首先设计了超宽带天线，研究了天线的回波损耗S11和辐射特性与天线环形接地板尺寸的关系，改善了天线的带宽。在此基础上，通过改变贴片和微带线的尺寸。并利用折合形开槽技术在贴片上开槽，有效实现阻带。2 天线设计
本文设计天线结构如图1所示。图1(a)中天线的辐射贴片，位于介质基板的上表面，图1(b)是刻蚀了圆形缝隙的地，位于介质基板的下表面；天线采用介质为RogerS RT/duroid 6006，相对介电常数为6.15，厚为0.5mm的介质基板，尺寸为 29.6 mm×33.6 mm；馈电部分为50欧的微带线。
(a)正面结构
(b)反面结构
图1 天线平面结构示意图 仿真结果
天线的设计尺寸为p2l=5.3 mm、p2x=2.7 mm、p1l=5.4 mm、p1x=0.23 mm、cr=13.4 mm。采用三维电磁仿真软件HFSS对所设计天线进行仿真，结果表明cr、p2l和p1x对天线的带宽影响较大。图2-4给出了这些参数变化时，天线的反射系数。当研究天线的某一尺寸与天线特性的关系时，保持其他尺寸不变。
图2给出了不同cr值时天线S11的仿真结果，可以看出工作频率的最小值fmin随cr的增加而增加，由2.5 GHz增加到3 GHz；工作频率的最大值fmax随cr的增加而减小，由13 GHz减小到11.8 GHz。当cr=13.0 mm时，带宽最大，为2.5-13 GHz，实现超宽带10.5 GHz。
图3给出了不同p2l值时天线S11的仿真结果，可以看出改变p2l的值对7 GHz处的S11值有明显改善作用。当p2l=5.0 mm时，7 GHz处的S11值变化明显由原先的-11.334 dB下降到-37.6264 dB。
图4给出了不同p1x值时天线S11的仿真结果，可以看出改变p1x对7 GHz处的S11值有明显改善，且当p1x=0.20 mm时，7 GHz附近的S11在-10 dB以下，并且带宽最大，达到2.68~12.63 GHz。
0-5fmin0-5-10-10S11(dB)S11(dB)fmax-15-20-25-30-35-4012-15-20-25-302345 cr=13.0mm p2l=4.0mm p2l=5.0mm p2l=5.3mm p2l=6.0mm*** cr=13.4mm cr=13.8mm cr=14.0mm67891011121314Frequency(GHz)Frequency(GHz)
图2不同cr时天线的S1图3不同p2l时S11与频率的关系
0plx=0.20mm-5plx=0.24mmplx=0.28mm42Gain(dBi)S11(dB)-10plx=0.30mm0-2-4-***89Frequency(GHz)10111213-62468101214Frequency(GHz)
图4不同p1x时S11与频率的关系图
图5增益图
4测试结果
根据前面的研究结果实现的天线如图6所示，天线的尺寸为p2l=5.0 mm、p2x=2.7 mm、p1l=5.4 mm、p1x=0.20 mm、cr=13.4 mm，使用Agilent公司的网络分析仪N5221测量了天线的S参数，结果如图7所示。对比图2中cr=13.4 mm和图7可知，天线测量结果与仿真基本一致，尤其在在6 GHz-13 GHz处较为吻合。天线的方向图和增益如图8-10所示。图8给出了天线增益，在3-8GHz，增益都大于3dB，最大值为4.11dB，而在3-12GHz，增益较低，尤其在11GHz时，只有-6dB。图9-10给出了天线在5GHz处的方向图，可以看出，天线在H面为全向辐射，在E面方向图为8字形，在其他频段的方向图与5GHz处的基本相同。对于实测与仿真结果的差距，可以通过提高加工精度和改进测量技术来得到改善。
(a)正面结构
(b)反面结构
图6 天线实物图
50-5S11(dB)0-5Gain(dBi)-10-15-20-25-30-10-15-20-354812Frequency(GHz)16200246810121
4Frequency(GHz)
图7 实际天线回波损耗S1图8 增益图
00-20-40-60-80-60-40-200210***027090 033030 co-pol cross-pol 0-30-60-90-60-30024027033030 cross-pol co-pol300603006090 120210180150
图9 H面方向图
图10 E面方向图 5GHz处实现有阻带特性的超宽带天线
为了进一步增加5 GHz附近的S11，减小这个频段的辐射，实现有陷波特性的超宽带天线，在圆形贴片上加载多边形槽线，其结构如图11所示，槽线的总长度计算公式为
Lslotc/{2f[(r1)/2]1/2}
(1)其中c表示光速;f为槽线的谐振频率;εr为介质板的相对介电常数[5]。根据陷波频带的中心频率为5 GHz，由式(1)计算出槽线的长度为15.84 mm.图12给出了fl3对S11的影响，由图知，当fl3改变时，即槽线的总长度改变时，天线的陷波频段也随着变化，当fl3=1.5 mm时，5GHz处fl3最大并在-10 dB以上；此时的增益图如图13所示，可以看出，当f=5 GHz时，增益由原来的3.2dB降为-1.68451 dBi，在其他频段增益基本没变化。
图11 开槽的正面结构模型
0-5-10-15-20-25-300246 fl3=1mm fl3=0.5mm fl3=0.9mm fl3=1.5mm8101214642Gain(dBi)S11(dB)-2-4-6246810Frequency(GHz)1214
Frequency(GHz)0
图12不同fl3时S11与频率的关系图
图13 增益图 结论
本文所设计的差分超宽带天线，实现了2.5~13 GHz的工作带宽，辐射特性良好。天线尺寸为：p2l=5.0 mm、p2x=2.7 mm、p1l=5.4 mm、p1x=0.20 mm、cr=13.4 mm。利用折合形开槽技术在两贴片上分别对称开槽，在5GHz处实现了阻带特性。参考文献：
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第二篇：无线通信系统中差分双频封装天线及宽带接收机研究与设计（范文）
无线通信系统中差分双频封装天线及宽带接收机研究与设计 【摘要】：随着无线通信的发展,移动终端已经发展成为个人智能设备。射频前端作为移动终端的重要组成部分,其向着小型化、多标准接入、低成本和高性能方向发展。封装天线是解决系统高集成度最有前景的方案,其研究受到了广泛的关注。同时,无线通信系统要求射频前端拥有宽频带和多频段工作的性能。因此,本文主要研究了差分双频封装天线和宽带的射频接收机。论文的主要内容如下：首先,介绍了差分双频封装天线的研究和发展现状、描述天线基本性能的几个重要参数,以及天线的数值分析方法。同时,介绍了典型射频接收机结构和技术指标。其次,提出了一种多层结构的差分双频封装天线(AiP),主要研究了封装结构和T型缝隙对天线性能的影响。封装结构的引入激励了一个新的谐振点,使得天线实现双频工作,并提高了阻抗匹配性能。T型缝隙的引入优化了高频段的匹配性能并抑制了高次模对高频辐射性能的影响,使得高频方向图的分瓣现象得到了改善。测量结果表明,该天线工作于2.49GHz和5.8GHz,与仿真结果基本吻合,10dB相对带宽分别为1.61%(2.47-2.51GHz)和5.51%(5.67-5.99GHz),且具有良好的辐射性能。最后,提出了一种采用零中频解调方式的宽频带接收机。该接收机采用LinearTechnology公司的LT5575和LT6600-20芯片实现解调、基带信号滤波和放大的功能。测试结果表明,该接收机实现了良好的宽带工作,工作带宽为1.2GHz(1.5GHz-2.7GHz),并且在整个工作频段内实现较好的性能,解调信号的带宽为20MHz,接收机
增益约为13dB,射频信号的最小接收功率为-25dBm。同时,本文采用GSM信号进一步测试了接收机的接收性能。【关键词】：无线通信系统封装天线差分天线双频天线宽带接收机零中频接收机 【学位授予单位】：山西大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2013 【分类号】：TN820;TN858 【目录】：中文摘要8-9ABSTRACT9-11第一章绪论11-231.1课题研究的背景及意义11-121.2无线通信系统中天线的研究现状12-141.2.1封装天线12-131.2.2差分天线13-141.3微带天线的双频技术14-151.4典型射频接收机的结构15-171.4.1超外差接收机结构15-161.4.2零中频接收机结构16-171.5本文的研究内容和主要贡献17-18参考文献18-23第二章天线基础理论及接收机的技术指标23-302.1天线的基本参数23-262.1.1天线的输入阻抗、驻波比和回波损耗23-242.1.2天线的辐射方向图和方向性24-252.1.3天线的增益252.1.4天线的频带宽度25-262.1.5天线的极化特性262.1.6天线的效率262.2天线的数值分析方法26-272.3接收机的技术指标27-282.3.1噪声系数27-282.3.2灵敏度282.3.3动态范围282.4本章小结28-29参考文献29-30第三章差分双频封装天线研究与设计30-413.1引言303.2差分双频封装天线研究与设计30-393.2.1差分天线的理论30-313.2.2天线的设计及其结构31-333.2.3天线的性能分析33-383.2.4测量结果及分析38-393.3本章小结39-40参考文献40-41第四章宽带
零中频接收机的研究和设计41-484.1引言414.2接收机的设计41-434.2.1接收机电路的总体设计41-424.2.2解调芯片的电路设计424.2.3滤波和放大电路的设计42-434.3接收机实际电路的测试和分析43-464.4本章小结46参考文献46-48第五章天线和接收机的测量48-545.1天线的测量48-525.1.1天线S参数的测量48-495.1.2天线远场特性的测量49-525.2接收机的测量52-53参考文献53-54第六章总结与展望54-56攻读学位期间取得的研究成果及参与科研的项目56-57致谢57-58个人简况及联系方式58-60
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第三篇：可重构天线研究
可重构天线设计
近年来，无线通信技术得到飞速发展，系统对天线性能的要求越来越高。大容量、多功能、超宽带是目前无线通信系统发展的重要方向，为了提高系统容量，下一代无线通信将更多的考虑采用MIMO技术。MIMO技术指的是利用多个发射天线和多个接收天线进行无线传输的技术，在分集技术出现后多径效应在MIMO系统中作为一个有利因素被加以利用，从而改善了每一个用户的服务质量及提高了频谱利用率。但是，随着使用天线数目的增加，通信系统的整体成本和重量也随之增加，而且会带来电磁兼容方面的问题，使得MIMO技术实现的复杂度和成本大幅度增高，不能充分发挥其技术优势。技术相对成熟的相控阵天线又存在馈电网络复杂、需增加移相器以及由此造成的高成本和高技术难度等缺点。可重构天线在这种背景下应运而生。
可重构天线就是采用同一个天线或天线阵，通过引入开关器件控制天线的辐射结构来实现工作模式的转换，使其具有多个天线的功能。这种天线能够根据应用需求改变其关键特性参数，如工作频率、辐射方向图、极化方式、雷达散射截面和输入阻抗等，具有不用人工干预，便于控制等特点。可重构天线为天线技术的发展带来了一次革命，为提高无线通信系统容量、扩展系统功能、增加系统工作带宽、实现软件无线电等方面提供重要的技术保障，将对无线通信技术带来深远的影响。
可重构天线按照功能可分为频率可重构天线、方向图可重构天线、频率和方向图同时可重构天线、极化可重构天线等。方向图是天线的一个重要特性，在军民用雷达、智能武器制导、无线通信等系统中要求天线具有方向图可控性，因此，方向图可重构天线是可重构天线研究的重要方向。
1可重构天线基本原理
天线设计是一个很复杂的电磁问题, 虽然天线的种类形形色色, 但其本质归根到底就是设计一个具有特定电流分布的辐射体。天线所要求的各个参数都是由其辐射体或包围辐射体的封闭面上的电流分布决定的。可重构天线作为一种新型的天线, 之所以可以重构天线的参数、具有可切换的不同的工作模式, 其本质也就是通过改变天线的结构进而改变天线的电流分布来实现的。因此, 可重构天线的设计需要高效的电磁分析手段, 而不是等同于多个传统天线的简单叠加。目前在可重构天线设计的电磁分析中广泛使用的方法有: 时域有限差分法(FDTD)、有限元法(FEM)、边界元法(BEM)、矩量法(MOM)等。特别是FDTD, 由于它具有建模容易、计算时间短、对电磁特性模拟精确等优点, 因此在可重构天线的设计中有很大的应用价值。
2频率可重构天线
理想的频率可重构天线指的是保持天线其他特性不变，在一定范围内具有对频率的调谐或切换能力的大线。重构天线工作频率的方法有：加载开关，加载可变电抗元件，改变天线机械结构，以及改变天线的材料特性。这些方法都依据相同的工作原理:改变大线的有效电长度从而使相应的L作频率发生变化。
线天线，环天线，缝隙天线和微带天线都属于谐振天线。对于这些类型的大线而言，天线的有效电长度主要决定了天线的工作频率、带宽(分数带宽一般不超过10%，常见数值在1%到3%之间)和天线上的电流分布。比如，对于传统的线性双极大线，一阶谐振发生在天线长度接近半个波长处，这时天线表面的电流分布导致了水平全向的辐射模式。因此，如果我们希望使该天线工作于更高的频率，我们可以缩短双极天线的长度，而这个长度对应于改变后的工作频率的半个波长，这样便达到了频率重构的目的。以上准则不仅对于双极大线成立，也同样适用于环天线、缝隙天线和微带天线。
2.1开关可重构
天线的有效电长度可以通过加载开关的方法加以控制改变，从而达到重构天线频率的目的，比如光学开关，PIN二极管开关，FET开关，以及射频为电子机械系统——MEMS开关等。据文献中介绍，光学开关相对于其他类型的开关，有助于减少开关数量并且降低开关偏置线的影响。
2.2加载可变电抗
加载可变电抗元件的重构方式与加载开关的重构方式基本相同，两者的区别只在于，前者能够在一定范围内实现对频率的离散切换，后者则可以在儿个频率之间进行连续调谐。
文献中一种连续调谐微带贴片天线，就是在天线的两辐射边分别加载变容一极管。变容管的反偏电压范围在0到30V之间，对应其电容值可以从24连续变化至0.4pF。随着偏置电压的改变，加载贴片边缘的电容值对天线的有效电长度进行调谐，由此可获得一个大带宽连续频率调谐范围。
2.3改变机械结构
相对于电重构方式，采用机械方式重构天线结构能够获得更大的频率变化，不论是在开关离散重构还是连续变化重构的情况下。这种重构方式的主要挑战在于天线的物理设计，激励机制，以及在结构发生巨大的变化的同时对天线其他特性性状的保持上。一种通过机械结构变化而连续调谐天线频率的的例子是一个磁制动微带天线。天线工作于26GHz附近。在天线表面附着一层很薄的磁材料，天线的辐射片与介质基片构成一定的角度.利用一种被称为塑料变形组装的微机械加工过程，对该天线施加外加的DC磁场可以使粘合在基片上的弯折塑料部分变形，从而导致辐射贴片与基片的夹角发生变化。角度上小的改变会导致工作频率的变化而保持辐射特性无明显变化;而大的角度变化则在改变工作频率的同时，使天线的辐射方向图也发生明显的改变。特别是当贴片与水平基片之间的仰角超过45度时，天线的方向图更接近一个喇叭天线，而当仰角接近90度时，天线的方向图则过渡为单极天线的形式。
2.4改变材料特质
虽然对导体重构的设计思想在可重天线设计中占主导地位，改变天线的材料特性同样能够到达对天线频率的调谐。应用静电场可以改变铁电体材料的相对介电常数，而应用静磁场可以改变铁氧体材料的相对磁导率。这些相对介电常数和磁导率的变化会导致天线有效电长度的改变，从而改变天线的工作频率。这一方法本质上的一大优点是，这类材料的相对介电常数和磁导率比较一般常用材料的相应数值要高，这可以显著减小天线的尺寸。而这一方法的主要缺点则是，这些标准铁电体和铁氧体材料(通常厚度在毫米量级)相对于其他类型基片的高传导率会严重损害天线的效率。
3极化可重构天线
天线极化可重构性作为一种附加的自由度，通过在系统使用中切换天线的分集方式，可以有助于提高系统在变化的环境中对干扰信号的免疫能力，从而达到改善链路质量的效果。天线表面的电流方向决定着天线远区电场的极化方式。为获得极化可重构性，天线结构，材料特性，或者馈电结构必须改变天线表面的电流方向。极化可重构可以是不同方向的线极化之间的重构、左旋或右旋圆极化之间的重构，或者是线极化与圆极化之间的重构。达到这些改变的机制(比如改变开关状态或结构)与前面描述的频率重构机制基本相同，当然，它们具体的实现方式有所差异。该种重构性主要的实现困难在于，在实现极化可重构性的同时要保持天线的阻抗或频率特性的稳定。
由于微带天线易于产生线极化和及圆极化波的优点，现今文献中报道的极化可重构大线设计基本都是基于微带天线形式的。
Fries等人研制了一种带有PIN三极管开关的缝隙环天线。该天线可以实现线极化与圆极化、或左旋与右旋圆极化状态之间的切换。对于线极化/圆极化设计，将位于45°和一135°方向的两个二极管正偏可获得线极化特性，反偏则获得圆极化特性。为实现左旋与右旋圆极化状态之间的重构，在设计中增加了对称的不连续结构。在两种设计中，为开关提供适当的OC偏置的同时又要保证RF信号的连续性(采用电容连接地平面各部分)，所以对地平面的设计尤其重要。该结构说明了相对于传统的固定天线，为使天线具有可重构性需要附加元素的重要性——基本辐射结构可能大致相同，但是在提供DC偏置连接和保持RF信号稳定方面则需要做重大调整。
4方向图可重构
理想的方向图可重构天线指的是，在保持天线其他特性参数不变的情况下对辐射方向图具有调节能力的天线。天线辐射结构上电流或磁流的分布情况直接决定了天线的空间辐射方向图的形状。由于这种源电流与由其导致的辐射方向图之间的对应关系，使得在保证频率特性不发生很大改变的前提条件下获得方向图重构性能变得十分困难。天线设计者首先要确定所需的电流分布(包括幅度和相位信息)。一旦所需的电流分布拓扑结构确定下来，设计者根据这一点选择一种基本的天线形式，然后对其做必要改动最后实现期望的电流分布形式.这一设计过程与阵列合成技术十分相似。剩下的任务就是考虑如何修改设计以保证天线终端的阻抗特性不发生大的改变，或者为改变的阻抗特性提供可调节的补偿匹配电路。在某些情况下，可以选择诸如反射器天线或寄生祸合天线结构。这类天线的输入端与天线结构的重构部分具有更好的隔离，这就允许天线的阻抗特性不随方向图的重构而发生改变。
5国内外研究现状
虽然可重构天线在近年来得到了高度重视，并且研究发展迅速，但是在具体实现上还存在一些难点和瓶颈。首先，开关的引入会影响天线的电流分布，天线产生的辐射场，对射频开关的性能也会带来影响，而目前有不少关于可重构天线的研究并没有采用真实的开关。其次，可重构天线的研究成果中极少提到偏置电路的设计思路。最后，可重构天线包含了天线本身、射频开关、直流偏置电路等方面的内容，而绝大部分的研究仅限于开关和天线本身，很少有对可重构天线进行整体性研究的例子。
通常为了衡量天线的性能，我们关注天线的两种类型参数性能，一是天线的输入端口阻抗随频率变化的性能(或称天线的频率响应特性);一是天线的远场辐射性能(或称辐射模式)。天线作为一种换能器装置能够将波导中传播的导行波转化为自由空间传播的电磁波。因此天线兼具路和场的性质。作为电路一部分的天线模块，相对于馈线来说是一个一端口负载元件，其输入阻抗和带宽由天线类型、天线表面源分布情况和周围环境等因素决定。尤其是输入阻抗，对于馈电点附近的物理细节十分敏感.另一方面，电磁波的辐射是由时变电流元和磁流元产生的，作为空间辐射源的天线模块，其上的时变源的分布状态决定着它的远场辐射模式。改变天线的表面电流或磁流分布状态就能够改变它的空间辐射特性(这也是重构 天线辐射模式的着眼点)，但同时天线的频响特性也发生变化;反之为了改变天线的频率响应而改变天线表面的源分布也会影响其空间辐射性能。由此我们可以获得如下结论:对天线的频率响应和辐射模式参数的两者之一进行重构势必会影响天线另一个参数的性能。即，频率响应的改变会对辐射模式产生影响:而天线辐射模式的变化也同样会影响天线的频率响应性能。而可重构天线终极的研究目标是希望获得对天线的各个参数进行分别独立控制的能力。因此这种频率响应与辐射模式之间的关联性质成为可重构天线设计者面临的最大挑战。国内外对可重构天线重构参数的研究主要集中在频率、方向图、极化方式等方面，其中频率可重构天线的研究成果较多。近来，人们将分形天线引入到可重构天线研究中，在分形天线口径的适当位置安装MEMS开关，通过调节开关状态，可以实现天线的频率重构或方向图重构。由于分形图形具有自相似性，因而分形天线具有重构工作频率的潜力。目前，国内才刚刚开始对分形天线进行可重构方面的研究工作，而国外的研究也多在频率重构方面，方向图重构方面的研究进行得相对较少。
第四篇：手机天线市场研究与预测报告
手机天线市场研究与预测报告
北京汇智联恒咨询有限公司
【目 录】
第一章 手机天线概述
第一节 手机天线的一般性介绍
第二节 手机天线制作原理及分类
一、天线工作原理及作用
二、天线的种类
第三节 手机天线主要技术指标解析
第二章 全球手机天线市场分析
第一节 市场规模分析
第二节 部分生产企业竞争现状
第三节 主要生产企业竞争力分析
第三章 中国手机天线市场分析
第一节 市场规模分析
第二节 行业发展特点分析
第三节 未来市场发展趋势
第四章 中国手机产业发展分析
第一节 中国手机行业发展状况
一、手机行业发展状况分析
二、我国移动电话机产量统计
三、手机行业质量问题分析
四、中国手机售后服务调查
第二节 手机用户研究分析
一、用户特征概括
二、用户特征研究
三、用户上网行为研究
四、主流品牌用户特征研究
第三节 中国手机市场热门机型分析
一、市场概述与主要结论
二、热门机型现状与特征
三、热门机型产品结构特征
四、主流厂商热门机型分析
五、热门机型演变趋势分析
第四节 中国手机市场季度分析
第五章 业内部分企业分析（排名不分先后）
第一节 飞创
第二节 安费诺
第三节 斯凯科斯电子
第四节 讯创电子
第五节 台湾耀登电子
第六节 圣韵电子
第七节 加利
第八节 日本友华
第九节 贝尔罗斯
第十节 美国艾斯
第六章 手机天线应用市场分析
第一节 全球手机市场分析
一、市场规模分析
二、手机产能增长，配套天线需求强劲
三、竞争格局分析
第二节 中国手机市场分析
一、市场规模分析
二、产销出口分析
第七章 手机天线技术发展趋势
第一节 天线技术发展趋势
一、智能型天线
二、微型天线：平板、槽孔
三、其他技术趋势
第二节 微型化天线设计趋势与技术
一、新型态的微型天线设计方式
1、手机天线的设计
2、手机通讯天线的分类
2.1倒F型天线
2.2单极天线（monopole Antenna）
2.3碎形天线（Fractal antenna）
3、天线的屏障材料应用趋势
4、多无线标准的整合型设计
5、藉IMD天线达成多重架构整合二、微型化天线的类型、结构与挑战
1、微型化、智能化的天线设计趋势
2、满足微型化设计所面对的挑战
3、微型天线
4、行动应用中的天线设计与结构
5、射频与基频的设计方向
第八章 金融危机形势下中国手机天线行业发展政策环境及未来发展预测
第一节 中国宏观经济未来走势预测
第二节 中国政府面对金融危机的货币调整政策研究
第三节 中国政府对手机天线行业产业政策及影响分析
第四节 金融危机形势下中国手机天线行业未来发展预测
第五节 金融危机对中国手机天线行业影响期限预测
第六节 金融危机对中国手机天线行业的警示分析
第九章 金融危机给中国手机天线企业带来市场机遇探析
第一节 中国手机天线企业在金融危机中具有竞争优势分析
第二节 金融危机对中国手机天线企业并购国外企业机会分析
第三节 中国手机天线企业如何在金融危机中把握市场机遇
第五篇：天线设计毕业论文概要
第一章绪论
一、绪论
1.1课题的研究背景及意义
自古至今，通信无时无刻不在影响着人们的生活，小到一次社会交际中的简单对话；大到进行太空探索时，人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说，离开了通信技术，我们的生活将会黯然失色。近年来，随着光纤技术越来越成熟，应用范围越来越广。在广播电视领域，光纤作为广播电视信号传输的媒体，以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统具有的传输频带宽，容量大，损耗低，串扰小，抗干扰能力强等特点，已成为城市最可靠的数字电视和数据传输的链路，也是实现直播或两地传送最经常使用的电视传送方式。随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的现代通信技术引起了人们的极大关注，我国在移动通信技术方面投入了巨大的人力物力，我国很多地区的电力通信专用网也基本完成了从主干线向光纤过度的过程。目前，电力系统光纤通信网已成为我国规模较大，发展较为完善的专用通信网，其数据、语音，宽带等业务及电力生产专业业务都是由光纤通信承载，电力系统的生产生活，显然，已离不开光纤通信网。无线通信现状另一非常活跃的通信技术当属，无线通信技术了。无线通信技术包括了移动通信技术和无线局域网（WLAN）技术等两大主要方面。移动通信就目前来讲是3G 时代，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段。无线局域网可以弥补以光纤通信为主的有线网络的不足，适用于无固定场所，或有线局域网架设受限制的场合，当然，同样也可以作为有线局域网的备用网络系统。WLAN，目前广泛应用IEEE802.11 系列标准。其中，工作于2.4GHZ 频段的820.11 可支持11Mbps 的共享接入速率；而802.11a 采用5GHZ 频段，速率高达54Mbps，它比802.11b 快上五倍，并和820.11b 兼容。给人们的生活工作带来了很大的方便与快捷。
在整个无线通信系统中，用来辐射或接收无线电波的装置成为天线，而通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备都是通过无线电波来传递信息的，均需
要有无线电波的辐射和接收，因此，同发射机和接收机一样，天线也是无线电技术设备的一个重要组成部分，其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。天线的作用首先在于辐射和接收无线电波，但是能辐射或接收电磁波的东西不一定都能作为天线。任何高频电路，只要不被完全屏蔽，都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波，或从周围空间或多或少地接收电磁波，但是任意一个高频电路并不一定能用作天线，因为它的辐射或接收效率可能很低，要能够有效地辐射或接收电磁波，天线在结构和形式上必须满足一定的要求。快速发展的移动通信系统需要的是小型化、宽频带、多功能(多频段、多极化、高性能的天线。微带天线作为天线家祖的重要一员，经过近几十年的发展，已经取得了可喜的进步，在移动终端中采用内置微带天线，不但可以减小天线对于人体的辐射，还可使手机的外形设计多样化，因此内置微带天线将是未来天线技术的发展方向之一，设计出具有小型化的微带天线不但具有一定的理论价值而且具有重要的应用价值，这也成为当前国际天线界研究的热点之一。
因此，一副实用且性能良好的天线既要满足系统易于集成化的要求，同时也要满足各个系统的兼容性、可靠性要求，即为对天线小型化、宽频带、多频带的设计要求，因此本文主要对现代无线通信系统的多频带、宽带、超宽带天线进行研究和设计。
1.2微带天线的发展概述
早在1953年G.A.DcDhamps教授就提出利用微带线的辐射来制成微带微波天线的概念。但是，在接下来的近20年里，对此只有一些零星的研究。直到1972年，由于微波集成技术的发展和空间技术对低剖面天线的迫切需求，芒森(R．E ．Munson 和豪威尔(J．Q ．Howell 等研究者制成了第一批实用的微带天线[1]。随之，国际上展开了对微带天线的广泛研究和应用。1979年在美国新墨西哥州大学举行了微带天线的专题目际会议，1981年IEEE 天线与传播会刊在1月号上刊载了微带天线专辑。至此，微带天线已形成为天线领域中的一个专门分支，两本微带天线专辑也相继问世。80年代中，微带天线无论在理论与应用的深度上和广
度上都获得了进一步的发展；今天，这一新型天线已趋于成熟，其应用正在与日俱增。微带天线具有结构紧凑、外观优美、体积小重量轻等优点，得到广泛的应用。
1.3小型化、多频带/宽频带天线的研究现状 1.3.1天线小型化、宽频带研究现状
天线作为无线收发系统的一部分，其性能的优劣对整个系统的性能有着重要的影响。微带天线带宽相对较窄，通常低于3%，而无线通信技术的发展，特别是高速数据传输系统以及军用宽带无线系统的发展，要求天线具有更高的带宽。同时在随着电路集成度的提高，系统对天线的体积有着更高的要求，尤其是一些军用和民用的领域，如导弹制导系统和手机等等，物理空间的限制成为系统设计必须考虑的重要因素。此外随着天线尺寸的减小，天线效率会显著降低，带宽也会随之变窄。如何在天线带宽等性能受尺寸限制的情况下，设计出宽带小型化的微带天线是近年出现的一个热门课题。当然优化微带天线设计方法的探讨有着重要的意义。
1.3.2多频带天线的研究现状
多频天线主要有多频振子天线[2]、多频缝隙天线[3]和多频微带天线[4，多频振子天线主要通过添加不同长度的谐振振子来实现多频带，多频缝隙天线主要通过在辐射单元以及辐射地结构上进行开缝改变电流流向来实现多频化，多频微带天线则主要通过调节微带线的长度、宽度以及不同微带线之间的距离来实现多频化。随着
1.4论文的主要研究内容
第二章微带天线理论（参看宝儿书）第三章多频带天线设计 3.1天线多频化实现技术
3.2基于分形结构的多频微带天线设计 3.1.1
三、微带天线的小型化技术
天线作为无线收发系统的一部分，其性能的优劣对整个系统的性能有着重要的影响。微带天线带宽相对较窄，通常低于3%，而无线通信技术的发展，特别是高速数据传输系统以及军用宽带无线系统的发展，要求天线具有更高的带宽。同时在随着电路集成度的提高，系统对天线的体积有着更高的要求，尤其是一些军用和民用的领域，如导弹制导系统和手机等等，物理空间的限制成为系统设计必须考虑的重要因素。此外随着天线尺寸的减小，天线效率会显著降低，带宽也会随之变窄。如何在天线带宽等性能受尺寸限制的情况下，设计出宽带小型化的微带天线是近年出现的一个热门课题。当然优化微带天线设计方法的探讨有着重要的意义。
3.1 天线加载
在微带天线上加载短路探针 [4]，通过与馈点接近的短路探针在谐振空腔中引入耦合电容以实现小型化，典型结构如图3.1 所示。其缺点是:(1 阻抗匹配极大地依赖于短路探针的位置及其与馈电点的距离Δ，往往需要馈电点的精确定位和十分微小的Δ，这给制造公差提出了苛刻要求。(2 带宽窄。(3 H 面的交叉极化电平相对较高。将短路探针替换为低阻抗的切片电阻(chip resistor，在进一步降低谐振频率的同时还可增加带宽。
图3.1 加载短路探针的微带天线 3.2 采用特殊材料基片
从天线谐振频率关系式可以知道，谐振频率与介质参数成反比，因此采用高介电常数(如陶瓷材料 或高磁导率(如磁性材料 的基片可降低谐振频率，从而减小天线尺寸。这类高介质天线的主要缺陷是:(a 激励出较强的表面波，表面损
耗较大，使增益减小，效率降低。(b 带宽窄。为提高增益，常在天线表面覆盖介质(如图3.2 所示。
图3.2 采用高r 的多层介质微带天线 3.3 表面开槽（slot）[5] 当在贴片表面开不同形式的槽或细缝时(如图3.3 所示，切断了原先的表面电流路径，使电流绕槽边曲折流过而路径变长，在天线等效电路中相当于引入了级联电感。由于槽很窄，它可模拟为在贴片中插入一无限薄的横向磁壁。选择适当的槽从而控制贴片表面电流以激励相位差90°的极化简并模，还可形成圆极化辐射，以及实现双频工作。图3.4 为表面开槽的口径耦合馈电的小型圆极化贴片天线。
图3.3 表面开槽的小型化微带天线图3.4 小型口径耦合圆极化微带
这类天线结构简单，成本低廉，加工方便，其特点是:随槽的长度增加，天线谐振频率降低，天线尺寸减小，但尺寸的过分缩减会引起性能的急剧劣化，其中带宽(一般约为1 % 与增益尤为明显，而方向性影响不大。如何破除增益和带宽这两个限制，开发实用化、易调谐的此类天线尚待深入研究。
3.4 附加有源网络
缩小无源天线的尺寸，会导致辐射电阻减小，效率降低。可利用有源网络的放大作用及阻抗补偿技术弥补由于天线尺寸缩小引起的指标下降。有源天线具有以下良好特性:(1 工作频带宽。利用有源网络的高输出阻抗、低输入阻抗，天线
带宽高低端频比可达20～30。(2 增益高(可达10dB 以上，方向性好。(3 便于实现阻抗匹配。(4 易实施天线方向图，包括主波方向、宽度、前后辐射比等的电控。(5 有源天线阵具有单元间弱互耦的潜在性能。但有源天线需考虑噪声及非线性失真问题。
3.5 采用特殊形式
这些方法总的思路是使贴片的等效长度大于其物理长度，以实现小型化目的。近年来由于无线通信的需求，有大量方案提出，如蝶形(bow2tie(如图3.5所示、倒F 型(PIFA，planar inverted2F antenna(如图3.6 所示、L 形、E 形、Y 形、双C 形、层叠短路贴片(stacked shorted patch 等等。
图3.5 双频带蝶型微带天线图3.6 电容加载的倒F 型微带天线（PIFA）
四、结束语
微带天线由于具有体积小、重量轻、剖面薄、易与飞行器共形、易于加工、易与有源器件和电路集成为单一模块等诸多优点，因而自其诞生以来就得到社会各界的广泛研究与应用。通讯产品越来越小型化，物理空间的限制成为系统设计必须考虑的重要因素，因此天线的小型化成为天线设计的一个研究热点。如何设计出具有小型化的微带天线是当前微带天线设计的难点与重点。
第二章
1.课题的研究背景及意义
从马可尼横跨大西洋的无线电通信创举，到今天千百万用户随时随地畅通无阻的漫游，从现代高科技战争中战略和战术武器使用，到日常生活中便携式通信设备普及，射频无线通信技术取得了举世瞩目的成就，并且越来越紧密的影响和改变着我们的生活。刚刚过去的十年无疑是无线通信爆炸式发展和普及的十年，射频电子技术已经成为现代无线通信快速发展的基础。通过近十年的发展来看，无线电通信技术变得更加实用，随着通信事业的飞速发展，射频前端电路的集成度越来越高，宽带化要求日益增加，低成本、低功耗、小型化、重量轻等设计要求越来越苛刻，因此射频前端电路与系统宽带化设计显得十分必要，具有巨大的经济效益和社会意义。0 天线是无线电系统中的重要部件之一，其主要功能是辐射和接收电磁波[1]，通信系统中的雷达、导航、广播、电视等都是通过电磁波来传递信息的。随着现代通信技术的快速发展, 基于分形结构的多频微带天线设计 1分形天线结构
多频天线主要有多频振子天线[2]、多频 缝隙天线[3]和多频微带天线[4]，这些多频天线辐射结构之间相互独立，没有特定变化规律，而分形几何结构独有空间填充性和自相似性的特
点，在多频微带天线的设计中可实现天线多频化、小型化的目的[4]。目前采用分形结构来实
现多频工作的有Sierpinski 三角形分形[5]、寄生分形[6]、方形分形[7]、树状分形[8]结构等，它
们通过改变分形次数而不引入有耗加载量，具有的规律性结构使得小型化天线设计得到了简化
天线是无线电系统中的重要部件之一，其主要功能是辐射和接收电磁波[1]，通信系统中的雷达、导航、广播、电视等都是通过电磁波来传递信息的。随着现代通信技术的快速发展, 小型化、多功能成为人们对各种手持设备的不断追求，这就需要一个终端设备能够同时在多个频段工作。2G 通话频段（GSM1800）、世界公开使用的无线频段（ISM2.4GHz）和用于无线通信的城域网频段（WiMAX）是小型多功能手持设备工作的重要频段，因此设计出能覆盖上述频段的天线具有实际意义...............................本文拟采用Sierpinski 分形结构，利用加载谐振和匹配枝节的办法，设计一款应用于GSM1800（1710MHz~1850MHz）、ISM（2.4GHz）和WiMAX(3.3GHz~3.6GHz 的全向辐射微带天线。设计原理
Sierpinski 分形有Sierpinski 三角和Sierpinski 毯两种，其中Sierpinski 三角的形式多样，应用较为广泛[9]。Sierpinski 三角形天线进行分形之前, 其初始元会在低频处产生一个谐振点, 随着天线分形结构迭代次数的不断增加, 天线的生成元不断减小, 而天线将保持原有的谐振点不变并在高频处增加新的谐振点, 谐振点的个数与分形的迭代次数相等, 并且在各谐振频点天线都具有相似的辐射性能。Sierpinski 三角形分形单元如图1所示。
图1Sierpinski 三角形分形单元
Sierpinski 三角形分形结构具有多频特性，且各个谐振频点成比例。比例系数可通过改变垫片的形状来调节，但不能无限次分形，其存在的截断效应将导致第一谐振点与其它谐振
点不满足谐振频率[9] n n h c f δ26.0=（1）
比例关系。其中，c 为空气中的光速，h 为迭代前三角形的高度，δ为天线的缩放因子。若通过加载枝节的方法进行调节，则可以解决仅采用Sierpinski 三角形
分形结构时频点位置难以调节和不能无限次分形实现多频化的问题。加载的微带枝节长度L 和宽度W 的表示式
分别为[10] L f c L e ∆-=22(2 2 1(2-+=r f c W ε(3 其中，r ε为相对介电常数，e ε为有效介电常数，其计算式为[10] 121(21 21-+-++=w h r r e εεε（4）L ∆为等效长度，由式（5）计算[10] 8.0(258.0(264.0(3.0(412.0+-++=∆w w h L e e εε（5）2 天线设计 2.1天线模型设计
该天线基于Sierpinski 分形结构，采用两次三角形分形分别产生1.7GHz 和3.5GHz 两个谐振点，加入短谐振枝节产生2.4GHz 的谐振点，加入长匹配枝节调节低频1.7GHz 谐振点后移至1.8GHz 处，克服了低频谐振点因加入短谐振枝节以及耦合的影响出现前移的问题，背面采用2.3mm 宽的反射参考地结构，保证天线各处辐射大小相等，实现全向辐射。设计天线模型如图2所示。
(a 正面
(b 背面 图2 天线模型 2.2 模型参数设计
采用聚四氟乙烯材料为介质基板，介电常数（r）为3.5，基板尺寸为53.6mm* 46.7mm*1mm。由式（1）可以计算求得Sierpinski 三角形分形辐射贴片的尺寸如下。初始S i e r p i n s k i 分形单元高度：ant H = 46.7mm 初始S i e r p i n s k i 分形单元宽度：W a n t = 53.6mm 第两次分形后分形单元的长度：L 1
= 17.1mm，L 2=16.1mm, L3=25.7mm，L 4=12mm 第两次分形后分形单元的宽度：W 1= 28.6mm，W 2=12.5mm 由微带贴片理论公式（2）、（3）计算加入短谐振枝节的尺寸如下。短谐振枝节长度：L 5=24.9mm 短谐振枝节宽度：W 4=1mm 通过1/4波长阻抗转换，加入长匹配枝节的长度为：L 6=34.6mm。
由于受介质均匀性、软件本身存在的仿真误差等影响，实际优化长度与理想计算长度会稍有偏差，最终设计天线以实际优化长度为主。3 仿真优化与结果分析
利用三维电磁仿真软件（Ansoft HFSS15.0）对天线结构、参数和辐射方向性进行仿真分析，仿真结果分别如图
3、图4图5和图6所示。
图3为只有分形结构和在分形结构上分别加载短谐振枝节、长匹配枝节时天线谐振点和回波损耗的对比。
图3加入不同枝节的天线回波损耗
由图3可知，当仅采用Sierpinski 分形结构时，产生低频1.7GHz 和高频3.5GHz 两个谐振点；加入短谐振枝节，可产生1.65GHz、2.4GHz、3.5GHz 3个
谐振点，与未加枝节时相比，低频1.7GHz 谐振点的位置发生前移，但产生了新的谐振点；加入长匹配枝节，产生1.8GHz、3.5GHz 两个谐振点，与加入短枝节相比，低频谐振点则向后移动，频点位置有所改善，但并没有产生更多的谐振点，因此，综合考虑加入短谐振枝节和长匹配枝节对频点位置的影响，若同时加入长短枝节则可以实现该天线多频化、小型化的设计。
图4为不同的耦合距离对天线谐振点和回波损耗的影响对比图。
图4耦合间距的优化
由图4看出，耦合距离的变化对天线谐振频率点位置的影响较小，但对回波损耗的大小影响较大，综合考虑3个频段的回波损耗，当耦合距离S=0.6mm时，回波损耗在3个谐振点处均达到-25dB 以下，达到最优。
图5为设计天线同时加入长短枝天线的谐振频点和回波损耗的变化图。
图5有无似对称枝节的天线结构仿真回波损耗对比
由图5可以看出，同时加入长短枝节以及耦合后，既增加了2.4GHz 谐振频率，也改善了低频1.7GHz 的频点位置和高频谐振处的带宽。
图6为天线在1.8GHz、2.4GHz 和3.5GHz 3个谐振点的E 面、H 面辐射方向。
(a 1.8GHz
(b 2.4GHz
(c 3.5GHz 图6 天线的E 面、H 面方向
图6中，该天线具有良好的全向远场辐射特性，说明背面采用了较窄的地结构设计该天线保证了天线在远场区等距离处辐射大小相等，实现全向辐射。将仿真天线模型导出版图进行加工，加工实物如图7所示。
(a 正面
(b）背面
图7天线加工实物 4实测结果与分析
将该天线通过SMA 连接器连接到矢网仪(Agilent Technologies E5071C 300 MHz~20 GHz 进行测试，测试结果如图8所示。
图 8 天线测试环境 将图 8 中测试结果导出并与仿真结果进行对比，对比结果如图 9 所示。图 9 天线仿真与测试回波损耗 图 9 中，天线仿真回波损耗在-10dB 以下的频段为 1.69GHz~1.85GHz、2.25GHz~2.54GHz、3.27GHz~3.69GHz，测试回波损耗在-10dB 以下的频段为 1.65GHz~1.83GHz，2.37GHz~4.1GHz。与仿真结果相比，天线测试结果中 1.8GHz 谐振频点 稍向前偏移，在 2.4GHz 和 3.5GHz 时，测试带宽与仿真带宽相比都有所提高，这主要是由 于材料及制作工艺存在误差引起的，在误差允许范围内,实测结果与仿真结果吻合。5 结语 利用分形天线结构的空间填充性和自相似性的优点实现了天线的小型化设计，通过加 入谐振枝节和匹配枝节实现了天线的多频化设计。采用三维电磁仿真软件（Ansoft HFSS15.0）进行仿真，并将该天线通过 SMA 连接器连接到矢网仪(Agilent Technologies E5071C
300 MHz~20 GHz进行测试，仿真和测试天线回波损耗在-10dB 以下的频率范围均 覆盖了 GSM1800（1710MHz~1850 MHz）、ISM（2.4GHz）、WIMAX(3.3GHz ~3.6GHz频段，实现了该多频化、小型化微带天线的设计。
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