应用于无线通信的小型化天线设计

发布时间：2020-08-15 11:02

【摘要】：为满足无线通信系统小型化需求,小型化天线研究和设计具有一定的实际意义,本文利用开槽、加载等方法,设计并制作了三款应用于无线通信系统的小型化天线。本文设计制作的天线一是一款领结型平面对称偶极子印刷天线,该天线有一组对称的平面领结。在天线辐射臂上增加三角形开槽,增加天线辐射单元的等效电流长度,该天线的尺寸为18mm×30mm×0.5mm。天线测试性能:谐振频率在2.56GHz,工作频段为2.35GHz-2.73GHz,工作带宽约为0.38GHz,相对带宽为15.0%,可以工作在2.4GHz WiFi频段。最大增益为2.0dB,E平面方向图也近似为一个圆,基本实现全向辐射。本文设计制作的天线二是一款弯折型小型化天线,对天线的两条辐射臂进行弯折处理,增加天线电流等效长度。通过在天线辐射单元上增加L型馈电结构,使得天线更容易在馈电端口阻抗匹配,该天线尺寸为53.6mm×50mm×0.76mm。天线测试性能:工作频段为1.69GHz-2.76GHz,工作带宽为1.07GHz,相对带宽为48.1%,最大增益为4.4dB。该天线可以工作在2.4GHz WiFi频段,同时覆盖LTE的Band1、Band2、Band3以及中国移动的TD-SCDMA等频段。本文设计制作的天线三是一款改进的弯折型小型化天线,该天线的平面尺寸、厚度和本文设计的弯折型小型化天线完全相同,这种天线的改进在于通过电容耦合,实现了多频工作,最低工作频率降低了0.17GHz。天线测试性能:工作频段为1.52GHz-3.02GHz、5.4GHz-6.0GHz,相对带宽分别为66.1%和10.5%,总带宽为2.1GHz,最大增益为4.2dB。该天线可以工作在2.4GHz WiFi频段以及5GHz WiFi的高频频段,同时覆盖LTE的Band1、Band2、Band3、Band7以及中国移动的TD-SCDMA等频段。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN820;TN92
【图文】：

图 3-2 天线仿真模型及其电流分布图天线的电流分布仿真表明，天线通过开槽延长了辐射臂上的电流长度，减小了天线的尺寸。该天线经过仿真后，得到一组选定的设计尺寸，如表 3-1 所示。表 3-1 领结型偶极子天线设计尺寸表参数 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 h数值/mm 30 18 22.4 14.1 1.1 1.2 0.8 13.1 0.5天线 S11 仿真结果如图 3-3 所示。

图 3-2 天线仿真模型及其电流分布图天线的电流分布仿真表明，天线通过开槽延长了辐射臂上的电流长度，减小线的尺寸。该天线经过仿真后，得到一组选定的设计尺寸，如表 3-1 所示。表 3-1 领结型偶极子天线设计尺寸表参数 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 h数值/mm 30 18 22.4 14.1 1.1 1.2 0.8 13.1 0.5天线 S11 仿真结果如图 3-3 所示。

图 3-4 E 平面方向图由图 3-4 可知，天线的 E 平面方向图近似为一个圆，基本实现全向辐射。天线三维增益方向图仿真结果如图 3-5 所示。-2.00-1.000.001.002.00906030-30-60-90-120-150-180150120m1 m2Setup1 : SweepFreq='2.5GHz' Phi='0deg'

【参考文献】

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本文编号：2794020