443 浏览无线移动通信终端多天线技术研究
摘要：随着无线移动通信技术的高速发展与无线移动通信系统的革新换代,无线移动终端设备特别是智能手机深刻影响着人们社会生活的各个方面,已成为人们生活中不可或缺的一部分。终端天线作为无线移动终端设备中的必不可少的组成部分,其性能的优劣直接决定了终端设备的通信性能与用户体验,在设计上面临着诸多的挑战。一是移动终端设备朝着小型化、多制式兼容的方向发展,需要终端天线在实现小型化的同时覆盖不同通信制式的频段,二是随着移动终端天线数量大幅增加,需要在有限的空间内实现天线单元之间的高隔离;三是随着辐射安全问题日益受到关注,设计中需要尽量减少天线对人体的辐射影响。因此,本文针对当前无线移动通信终端天线需求,分别对基于金属边框结构的多制式多天线设计、基于模式对消技术的终端MIMO多天线设计、终端天线降SAR技术展开研究,本文的主要内容包括:首先,介绍了无线移动通信技术发展过程及每一代通信技术的特点,总结了近年来国内外终端天线设计研究现状并阐明了目前终端天线设计面临的一系列挑战,归纳了终端天线的小型化技术、终端多天线去耦技术及终端天线降SAR技术。其次,基于金属边框结构设计了应用于4G/5G的终端多天线系统,包括两个部分,覆盖2/3/4G频段的小净空天线和覆盖5G频段的边框缝隙MIMO天线。实际加工测试结果表明,小净空天线的-6dB阻抗带宽可覆盖LTE700/2300/2500,GSM850/900/1800和UMTS2100等通信频段,天线效率在低频段和中高频段分别大于50%和40%。边框缝隙MIMO天线可覆盖N78通信频段,单元间的隔离度优于15dB,天线效率大于72%。此外,从辐射方向图等方面分析讨论了所设计天线系统的辐射性能。然后,基于模式对消技术实现了双单元天线对的设计,通过将弯折形环天线和T形单极子两种天线单元紧凑地组合成天线对。利用反相电流耦合抵消,可在不额外加载去耦结构的情况下实现天线对的高隔离性。基于所提出的双单元天线对完成八端口MIMO天线的设计,实际加工测试结果表明,所设计天线对可覆盖N78和N79频段,隔离度优于35dB,效率大于70%。八端口MIMO天线的隔离度优于12.7dB。此外,从辐射方向图等方面分析讨论了该天线系统的辐射性能。最后,研究了终端天线的降SAR技术,包括基于枝节加载的降SAR技术和地板特征模式分析的降SAR技术。在基于枝节加载的降SAR技术中,通过在单极子参考天线周围加载双枝节结构,将参考天线0.9GHz处的10g身体SAR从1.46W/Kg降低到0.95W/Kg,2.6GHz处的10g身体SAR从2.39W/Kg降低到2.01W/Kg,分别实现了35%和16%的降SAR效果。在地板特征模式分析的降SAR技术中,分析终端地板特征模式,优化天线馈电点位置从而实现不同特征模式的调控以实现降SAR,天线在0.8GHz处的10g身体SAR从1.82W/Kg降低到1.01W/Kg,实现了44.5%的降SAR效果。
关键词：终端天线;
文章目录
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文主要工作与安排
第二章 移动终端天线设计基础
2.1 终端天线小型化技术
2.2 终端多天线解耦技术
2.3 终端天线降SAR技术
2.4 本章小结
第三章 基于金属边框结构的多制式多天线设计
3.1 引言
3.2 双频带2/3/4G小净空终端天线
3.2.1 天线结构设计
3.2.2 工作原理分析
3.3 边框缝隙5G MIMO终端天线
3.3.1 天线结构设计
3.3.2 工作原理分析
3.4 基于金属边框结构的多制式多天线系统
3.4.1 多天线结构设计
3.4.2 仿真和测试结果分析
3.5 本章小结
第四章 基于模式对消技术的终端MIMO多天线设计
4.1 引言
4.2 基于模式对消技术的高隔离天线对
4.2.1 天线对结构设计
4.2.2 天线对工作原理
4.3 双频带八端口MIMO终端天线
4.3.1 八端口MIMO天线设计
4.3.2 仿真和测试结果分析
4.4 本章小结
第五章 终端天线降SAR技术研究
5.1 引言
5.2 基于枝节加载的降SAR技术
5.2.1 单极子参考天线设计
5.2.2 加载枝节的降SAR设计
5.3 基于特征模式分析的降SAR技术
5.3.1 地板平台模式分析
5.3.2 基于馈电点选择的低SAR天线
5.4 本章小结
第六章 全文总结与后续展望
6.1 全文总结
6.2 后续展望
参考文献
致谢
[1]移动通信系统中的天线[M]. 电子工业出版社 , 刘英, 2011
[2]中国国家标准汇编[M]. 中国标准出版社 , 中国标准出版社, 2009
