论文部分内容阅读
现代移动终端天线要能够工作在宽频段和多频段，并且保持天线结构的小型紧凑以能够内置于终端内。在手持终端有限的空间内，既要天线工作于多频段宽频段，又要天线保持小型紧凑，是天线研究中最具挑战性的工作之一。以使用最广泛的手机为例，由于手机地板不大，一般手机天线在低频段的电尺寸较小，难以产生谐振，因此不能有效辐射。另外，现今手机越来越薄，要求天线做到低剖面。微带天线能很好满足低剖面的要求，但其带宽有限，难于满足宽频带的要求。复合左右手结构在天线小型化方面优势明显，同时使用共面波导馈电的方式能有效增加其阻抗带宽。本文围绕天线小型化及宽带与多频两个中心，利用复合左右手（CRLH）结构，系统研究在移动终端设备上实现天线小型化和宽带多频工作模式。本文首先介绍移动终端天线设计的研究现状，给出了关于天线和均匀传输线的基础理论，包括天线的基本参数和均匀传输线的状态参量；然后系统阐述了复合左右手传输线结构的基本原理和零阶谐振天线的工作机理，展现了其在天线小型化方面的巨大优势，为下一步天线设计打下了理论基础。基于复合左右手传输线结构，论文设计了一款用于DVB-H与GSM-900频段的小型宽带平面天线。天线的谐振频率由CRLH结构的四个参数决定，而与天线的尺寸无关。实现天线阻抗频带470MHz到960MHz，带宽达到2:1，天线的增益与方向图也满足应用的要求，由此表明利用复合左右手传输线结构可实现移动终端设备天线的小型化和宽带化。论文进一步拓展复合左右手传输线结构在宽带多频天线设计中的应用，设计了一款基于两单元的和缝隙天线结构的三宽带小型化平面天线。天线的谐振频率由CRLH结构的四个参数和缝隙尺寸决定。天线工作频率覆盖三个频段，低频段为685MHz-2.74GHz，中频段为3.15GHz-3.84GHz，高频段为4.9GHz-6.1GHz，覆盖LTE-700、GSM-900、GSM-1800、UMTS、LTE-2500、WLAN-2450、WiMAX-3500及WLAN-5200等所有无线通信频段。充分证明利用复合左右手传输线结构技术和缝隙天线技术相结合，不仅可实现了移动终端设备天线的小型化，而且实现了宽带化和多频化。