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近距离通信(Near Field Communication,NFC)技术在当前已显现出巨大的发展前景。天线作为NFC终端设备中的关键组成部件,其性能将直接决定NFC系统的通信质量。而小型化、多频化、低剖面、高集成的天线设计趋势,将对天线的尺寸提出更高的要求。因此,小型化设计已成为天线研究领域中的重要课题之一。
本文将对应用在NFC终端设备中的三种不同类型天线展开研究,包括:PIFA天线、LTCC天线和CPW平面单极子天线。提出了五款应用在NFC系统中的小型天线,研究以上天线的结构特点、辐射机理、增益特性、阻抗匹配特性、天线测试误差与改善措施等。
首先,在研究PIFA天线小型化技术的基础上,提出一种基于曲流缝隙加载技术的PIFA蓝牙天线,该天线在蓝牙(2.4GHz~2.484GHz)频段上的相对阻抗带宽达到了3.7%,增益峰值为2.3dB,天线的整体尺寸为11mm×9mm×6mm,结构上实现了小型化设计。
其次,在LCC天线小型化技术研究的基础上,分别提出了三款LTCC天线包括:基于交叉迂回结构的双频LTCC天线、基于Meander-Line型结构的LTCC蓝牙天线和基于改进型Meander-Line结构的LCC蓝牙天线。通过仿真优化,三款天线在各自谐振频段上都实现了全向辐射,并在结构上实现小型化设计,整体尺寸分别为:11mm×4.2mm×1.2mm,13.5mm×2mm×1.2mm和13.2mm×2mm×1.2mm。
最后,分析了共面波导(CPW)传输线结构,并对传统C型辐射结构进行改进设计,提出了一种基于A-C型辐射结构的WLAN双频天线,该天线采用CPW馈电。研究了影响天线性能的主要参数,并分析天线测试误差与改进措施。仿真与测试结果表明,该天线具有良好的阻抗带宽与远场增益特性,整体尺寸为31 mm×20mm×1mm,结构上实现了小型化设计,符合WLAN系统的应用需求。