加载金属边框手机天线研究

发布时间：2020-08-26 12:40

【摘要】：随着人类的步伐迈入大数据时代,海量的信息需要进行传输,这将会是无线移动通信的巨大挑战。而天线作为无线移动通信中最基础的组成模块之一,无疑对无线移动通信的发展与推进有着最直接的影响。近些年,由于金属边框为手机带来了外部结构的强化以及外观表现的美化,金属边框手机越来越受到市场的欢迎。但是,金属边框在一定程度上起着法拉第笼的作用,对手机天线的电磁场辐射有所屏蔽,会造成手机天线频带变窄,效率变低的现象。本文在手机天线的设计过程中,通过避开和借用金属边框两种方式,并结合匹配电路以及频率可重构等天线设计技术,实现了对金属边框手机天线的设计。论文的主要工作内容如下:1、提出了一款加载金属边框的印刷缝隙手机天线。该天线是由带有延长部分的开口缝隙和弯折的闭合缝隙组合而成,占用净空面积70mm*10mm。通过L型耦合微带线馈电,该天线能实现三个谐振模式的激励,实现了对GSM850/900(824-960MHz)和DCS/PCS/UMTS2100(1710-2170MHz)五个通信频段的覆盖。2、提出了一款平面结构的金属边框环天线。该天线主要由环天线和寄生元件构成,占用净空面积70mm*1Omm。通过非对称结构的设计,该天线从传统的立体结构,变成了平面结构,降低了制作的难度和成本。并且在匹配网络的帮助下,它能成功激励四个谐振模式,实现了对 GSM850/900(824-960MHz)、DCS/PCS/UMTS2100 以及 LTE2300/2500(1710-2690MHz)七个通信频段的覆盖。3、提出了一款面向LTE/WWAN的金属边框频率可重构缝隙天线。该天线是由一段类T型的缝隙构成,通过频率可重构技术的引入,占用净空面积仅仅70mm*7mm。此外,由于L型微带线在高频段具有“虚短”特性,该天线共能实现四个谐振模式的激励,从而实现了对GSM850/900(824-960MHz)、DCS/PCS/UMTS2100 以及 LTE2300/2500(1710-2690MHz)七个通信频段的覆盖。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN828.6
【图文】：

的功能并不单一，基础的功能比如：添加电容元件缩短谐振路径，添加电感元件提供电流短逡逑路；特别一些的功能比如通过电感电容元件组合实现滤波器功能来引入新的谐振点。逡逑文献『丨１］中天线的外观构造如图１．１所示，这是一款仅用金属框作为辐射元件的手机天线。逡逑手机的外观尺寸由主板和金属边框决定。主板部分由长宽高分别为１４０ｍｍ、７０ｍｍ和１ｍｍ的逡逑介质板构成，材质选择介电常数为４．４，正切损耗为０．０２的ＦＲ４材料，该部分限定了手机的逡逑周边大小。金属边框由５ｍｍ高度（厚度未注明）的铜片构成，该部分限定了手机的厚度。天逡逑线净空区域为７０ｍｍ＊１０ｍｍ。为了更接近天线在手机中的实际环境，在天线设计过程中还添逡逑加了邋ＵＳＢ接口。该天线以单极子作为基础谐振模型，其类Ｔ型的外观构造使其产生了谐振频逡逑点分别在０．８５ＧＨｚ，１．６ＧＨｚ，２．６ＧＨｚ的三个谐振模式。通过在馈线左侧，加载集总元件构成逡逑的带通滤波器短路线，新的谐振点２．３ＧＨｚ被引入到天线中。并且通过在馈线右侧，加载电感逡逑短路线，实现谐振点１．６ＧＨｚ到】．９ＧＨｚ的偏移。将以上的谐振状态结合匹配电路技术，该天逡逑线实现了对６９８－９６０ＭＨＺ和１７１０－２６９０ＭＨＺ频段的覆盖。据文献中提供的实测数据

逡逑文献［１２］中天线的外观构造如图１．２所示。这是一款规格为５英寸的手机天线。手机的外逡逑观尺寸由主板和金属边框决定。主板部分由长宽高分别为１４０ｍｍ、７０ｍｍ和Ｉｍｍ的介质板逡逑构成，材质选择介电常数为４．４，正切损耗为０．０２的ＦＲ４材料，该部分限定了手机的周边大逡逑小。金属边框由５．８ｍｍ高度（厚度未注明）的铜片构成，该部分限定了手机的厚度。天线净逡逑空面积是７０ｍｍ＊１０ｍｍ。该天线主要由一段单端开口的缝隙与一段双端开口的缝隙组合而成。逡逑弯折的缝隙上加载了两个集总元件，其中电感元件的作用是提供电流的短路，使得弯折的缝逡逑隙分成两半，从而每一侧都产生四分之一单极子缝隙模式，而电容元件的引入是为了减少左逡逑侧四分之一单极子缝隙的谐振路径。通过缝隙在分开时提供的两个四分之一单极子缝隙模式，逡逑以及缝隙一体时形成的半波长缝隙模式，结合高通匹配电路完成了对高频段的覆盖。另一条逡逑缝隙则是结合低通匹配电路完成对低频带的覆盖。最后将两条馈线整合实现单馈点的输送，逡逑该天线成功覆盖了邋ＬＴＥ低频段（６９０－９６０ＭＨＺ）和ＬＴＥ高频段（１７００－２７００ＭＨＺ）。据文献中逡逑提供的实测数据

杭州电子科技大学硕士学位论文的手机天线被实现。该手机天线主要由环天线和其中的Ｌ型以及Ｕ型微型直接主要辅助完成高频段的覆盖。低频段则由环天线结合了宽带匹配４－９６０ＭＨＺ和】７】０－２６９０ＭＨｚ的频段覆盖，具体匹配过程可见图１．４。据据，天线辐射效率在低频段只有４１％－４８％，不是十分理想，在高频段为通信应用的要求。逡逑

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本文编号：2805185