基于共面结构和功能材料的4G天线研究与设计

发布时间：2020-11-07 16:29

　　 摘要:随着4G通信技术在各个应用领域高速发展,市场对移动终端中不同的应用形态和不同的应用场景也产生了巨大的需求。当移动终端设备开始追求轻便性,则势必会挤压天线的设计空间。因此如何在有限的空间内进行天线结构的设计,充分利用空间并且覆盖目标频段将会是工作的困难之处。同时交叉学科日益兴起,将功能性材料和天线结合势必会为天线设计带来突破性的进展。首先,本论文设计出了一种以latex柔性材料为基底设计了一种共面结构倒F可穿戴天线,它覆盖了 LTE2300,WLAN2.4/5.2和WiFi5.5四个通信频段。该天线在不同曲率半径以及浸水的情况下,也都能有效覆盖多个目标频段。天线选材简单,且体积小频段宽,适用于未来大多数可穿戴式电子设备应用。并且利用双向共面结构设计了一种紧凑型包括低频段GNSS在内的多频段微带贴片天线。该天线辐射面和接地面分别往对立方向延伸,翻折增加天线枝节,延伸枝节长度最终达到都覆盖于基板上下两面的结构,充分利用了空间并增加了耦合效应。该天线覆盖了GNSS/LTE2300/WLAN2.4/5.2/ISM5.8/Wimax5.5/5G。然后,研究出了一种静磁场可调拓宽天线频段方法。旨在提供一种通过功能材料铁磁流体载荷调节微带天线频宽的方法。其中的天线大小为20×30×1.6mm3,在进行简单调控前后可覆盖 WIMAX3.5,WLAN5.2,WIFI5.5,ISM5.8四个频段。该方法避免了像大多数拓宽天线频段的方法是目标频段会根据天线封装完毕一次成型,不可进行二次调控。最后设计了一种NiZn铁氧体材料超宽带微带天线,利用铁氧体对周围电磁环境中的辐射粒子进行微观的相互作用,从而改变天线辐射路径以达到拓宽天线频带的作用。天线覆盖了 2150MHz-9908MHz,足有7758MHz的带宽。
【学位单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN828.6
【部分图文】：

?ｉ．ｉｈｍｉ＞ｉｈ??图１．２陷波天线??图１．２是一个陷波天线，它是共面波导馈电方式天线的原型Ｍ。该天线在接??地面上开挖一个缝隙，从而使天线产生了阻带，这样的操作让天线具有了陷波??５??

从图２．１可知，微带天线贴片尺寸为ａｘｂ，则微带贴片可以看做宽为ａ，长??为ｂ的一段微带传输线，其终端（ａ边缘）处因为是没有电流经过。一般取??ｂ＝Ａ？，／２，?Ａ，？为微带线上的波长。此时另一边（ａ边）处也呈现电压波腹。??沿两条ａ边的磁流的方向相同的，所以他的辐射场在贴片法线的方向，（垂??直于天线平面的方向Ｚ轴）同相相加，呈现出最大值，并且随偏离此方向的角??度増大而减小，形成边射方向图。??沿两条ｂ边的磁流都由反对称的两部分组成，它们在Ｈ面（ｙＺ平面）上各??处的辐射相互抵消；而两条ｂ边的磁流又彼此呈现反对称分布，因此在Ｅ面（ｘｚ??平面）上的各处，它们的场相互抵消，在其他平面上这些磁流的辐射并不会完??全相消，但与沿两条ａ边的辐射相比较会较弱。??微带天线的电场可近似表达式为（设沿贴片宽度和基片厚度方向电场无变??化）??Ｅ＿?＝?Ｅ０?ｃｏｓ（ｏｔ／ｂ）?（２－１）??天线的辐射由贴片四周与接地面间的窄缝形成。根据等效原理得知，窄缝??上的电场的辐射可根据面磁流的辐射等效得到。等效的面磁流密度取??

射面金属导体和接地面金属导体共处同一层的结构。??共面波导的馈电方式在天线中有两种馈电方式，具体的两种馈电方式如图??２．２和图２．３所示。??ｍｍＫｍｍ??ＨＩＨ??ＨＨＨＨＬ?ＪＨＩＨＨ??图２．２?ＣＰＷ馈电ＣＰＷ天线结构图??图２．２展现了?ＣＰＷ馈电ＣＰＷ天线结构图。共面波导的中心单极子带枝节??连接至天线的辐射面贴片上。同时，天线辐射面上两端的金属导体则直接延伸??至共面波导天线的接地面，即天线的第三层。此馈电方式可以达到足够宽的馈??电带宽和辐射深度。??■Ｔ國??图２．３?ＣＰＷ馈电微带ＵＷＢ天线结构图??第二种ＣＰＷ馈电方式如图２．３所示。该方式为ＣＰＷ馈电微带ＵＷＢ天线。??该馈电方式的天线采用有弧度的圆形作为天线的微带辐射面单元。共面波导的??１１??
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本文编号：2874194