多频段小型化LTE微带天线的设计与实现

发布时间：2020-11-10 03:56

　　 在无线通信系统中,天线作为电信号和电磁波之间的能量变换器件,广泛应用于各种无线通信设备中。随着4G LTE(Long Term Evolution)移动通信技术的快速发展,以及无线移动终端的发展趋向于小型化,设计能够覆盖多个LTE频段的小型化天线逐渐成为业内研究的热点。本文对天线的多频段技术和小型化技术进行了深入的研究,在利用多辐射枝节技术产生多频段的基础上,采用了L型双辐射枝节结构和加载寄生贴片技术设计了一种多频段小型化微带天线。本文首先设计了能够覆盖TD-LTE工作频段(1880-1920MHz,2300-2390MHz和2555-2655MHz)的L型双枝节微带天线,实现了微带天线的多频段应用。在L型双枝节微带天线的基础上,添加一种改进L型寄生贴片。本文在L型寄生贴片的末端增加了一块矩形辐射贴片,使得辐射枝节和寄生贴片之间的耦合电容增大,增加了天线的有效电长度并缩小了天线的尺寸,从而使天线面积有效缩减了40%。在添加了改进L型寄生贴片的基础上,增加了一根短辐射枝节以修正加载寄生贴片所带来的天线的频率偏移。本文设计的天线符合TD-LTE无线技术对天线工作频段和带宽的要求,设计过程中使用了ANSOFT HFSS 15.0电磁仿真软件对天线的设计进行了优化和改进,并对结果进行了仿真验证。最后将本文设计的天线制成实物,并通过矢量网络分析仪和微波暗室对天线进行了测试。论文设计的天线面积为32×15 mm~2,采用厚度为1mm的FR4介质板材,天线占用的空间较小,能够很好地集成到无线设备中。实测结果表明,天线在TD-LTE频段的峰值增益在4dBi以上,效率大于70%。本文设计的多频段LTE微带天线在性能上基本达到了设计指标要求,在无线通信领域具有一定的工程使用价值。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN822;TN929.5
【部分图文】：

来越多的无线频段由于现代电子信息技术的发展而获得了大备增多而带来的频段堵塞现象，越来越多的无线设备要求能利用率。所以天线多频段技术的研究是必然的，不仅能够节源的利用效率。下面本文将对常见的几种微带天线的多频段射枝节加载技术辐射枝节产生一个谐振频率，而多枝节辐射技术的本质是将组合，每个枝节产生一个谐振频率，即多个枝节就使天线产段中，短枝节对应高谐振频率，长枝节对应低谐振频率，在个辐射枝节在起作用。尺寸和功率之间的关系，采用多辐射枝节技术[25-28]的多频段限制。这种方法设计的天线一般尺寸较大，不利于天线的小思路直接清晰，因此是多频段天线设计中最常用的方法。

东南大学工程硕士学位论文[25]中就采用多分枝辐射技术设计了一款可以工作在GSM和LTE频段的线布局简单紧凑，每个枝节分别对应不同的辐射频率，此外还加载了寄线大小的前提下，修正了天线的工作频率和优化了辐射特性，如图 2-1多层辐射贴片叠加结构辐射贴片叠加结构的实现方法是采用多层介质板和多层辐射贴片进行叠采用不同的介电常数，再利用多层贴片结构构成多个谐振器，从而产生。其中辐射贴片的工作频段是由其电长度所决定的，不同的辐射贴片由过耦合馈电的方式进行馈电。下图是这类天线的基本结构。

图 2-13 文献[32]中的 C 型耦合馈电的多频段天线导是利用在介质基片的一个面上制作出中心导体带，并在面，这样就够成了共面波导，又被称作共面微带传输线图 2-14 共面波导结构示意图
【参考文献】

相关博士学位论文 前1条

1 史志玮;小型化宽带多层微带贴片天线研究[D];西南交通大学;2012年

相关硕士学位论文 前3条

1 景跃骐;多频段LTE手机天线研究[D];西安电子科技大学;2014年

2 王刚;应用于无线局域网的多频微带天线研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2013年

3 张钦欣;微带天线的小型化技术研究[D];西安电子科技大学;2012年

本文编号：2877440