第三小組匯總

1、通信天線第三組 文獻(xiàn)綜述報(bào)告組長(zhǎng)：劉曙波組員：高振耀 潘晨瑋 錢(qián)弘毅 薛聞達(dá) 楊建輝研究方向： 隨著無(wú)線通信的迅猛發(fā)展，移動(dòng)電話、陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)、室內(nèi)分布系統(tǒng)、無(wú)線接入、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域，都需要輕重量、低輪廓、易共形、制造簡(jiǎn)單的高性能印刷天線。天線高性能的一個(gè)重要天線就是頻帶寬度：實(shí)現(xiàn)寬頻帶或雙頻段?，F(xiàn)代通信發(fā)展的一個(gè)重要方向就是小型化、多功能化，因此，順應(yīng)現(xiàn)代通信發(fā)展的要求，研究寬頻帶、多頻段、多用途的印刷天線有著十分重要的意義我們組選擇的研究?jī)?nèi)容是： 平面印刷雙頻平面印刷雙頻/多頻單極天線多頻單極天線 先來(lái)說(shuō)一下什么是平面印刷雙頻/多頻單極天線： 所謂天線天線就是從發(fā)射機(jī)或接收機(jī)里伸出的一

2、段可以和信號(hào)諧振的導(dǎo)體，頻率越低天線越長(zhǎng)，頻率高則反之，現(xiàn)在的無(wú)線電設(shè)備如手機(jī)，無(wú)線路由器等，頻率很高，天線可以做的很小，于是就可以把天線蝕刻在機(jī)器的電把天線蝕刻在機(jī)器的電路板上路板上(也就是一小段銅皮也就是一小段銅皮)，或用含有導(dǎo)電材質(zhì)的印刷材用含有導(dǎo)電材質(zhì)的印刷材料印刷在一個(gè)軟基板上料印刷在一個(gè)軟基板上，統(tǒng)稱印刷天線印刷天線；雙頻天線雙頻天線是指能接收低頻信號(hào)低頻信號(hào)又能接收高頻信號(hào)高頻信號(hào)的天線；而多頻天線多頻天線就是幾個(gè)頻段合一幾個(gè)頻段合一主要有兩種，一種是嚴(yán)格意義的一根天線分段使用，最為典型的類似于廣播中的調(diào)頻天線，天線是連續(xù)頻率的，但分段使用，比如101.7、103.7、.還有一種

3、比較典型的是手機(jī)基站天線，比如中國(guó)移動(dòng)的GSM900M和1800M，同一天線實(shí)際分別內(nèi)裝了900M和1800M兩個(gè)天線組合的，純物理組合，分解后實(shí)際是兩副天線；單極天線單極天線，其 英文詞條名:monopole 一種由直直接垂直安裝在反射平面接垂直安裝在反射平面(底板底板)上的直導(dǎo)體組成上的直導(dǎo)體組成的天線,其根部接饋線,作用及其反射酷似偶極。 我們組針對(duì)這個(gè)研究方向，每個(gè)人都在網(wǎng)上去找相關(guān)的論文去了解?；旧洗蠹叶荚谥W(wǎng)、Web Of Knowledge上找到了各種有關(guān)的文獻(xiàn)，并且大家基本上都是把這個(gè)課題拆分成：平面 印刷 多頻 單極 等來(lái)檢索，每個(gè)人都搜索到相關(guān)內(nèi)容，現(xiàn)在把大家搜索、匯總的

4、文獻(xiàn)資料整理如下： 平面單極子天線的基本結(jié)構(gòu)由接地板、介質(zhì)板和貼片三部分組成。因?yàn)榻橘|(zhì)基板的厚度和損耗很小，在介質(zhì)基板的兩側(cè)分別敷設(shè)金屬輻射貼片和金屬接地板。同微帶天線不一樣的是平面單極子天線去除了和金屬輻射貼片對(duì)應(yīng)的介質(zhì)基板另一側(cè)的金屬接地板。平面單極子天線具有微帶天線的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)，但是它的帶寬較寬，基片材料對(duì)其性能的影響比較小。如今的平面單極子天線可以從形狀上分為多邊形平面單極子天線、梯形平面單極子天線、三角形平面單極子天線、橢圓形平面單極子天線、圓形平面單極子天線、矩形平面單極子天線等。 天線發(fā)展歷史中，多頻段技術(shù)研究是一個(gè)主要分支。在實(shí)際通信過(guò)程中，經(jīng)常想要通信終端工作在多個(gè)頻段，無(wú)線

5、通信推動(dòng)著微帶天線多頻段技術(shù)的發(fā)展。多頻段技術(shù)的發(fā)展給廣大的市場(chǎng)需求注入了新的動(dòng)力，各種各樣的多頻段微帶天線的出現(xiàn)來(lái)適應(yīng)各種不同的系統(tǒng)需求。從實(shí)現(xiàn)雙頻或多頻段工作的貼片結(jié)構(gòu)以及介質(zhì)基板等物理結(jié)構(gòu)上來(lái)分類，實(shí)現(xiàn)雙頻或者多頻的基本方法主要有：(1) 使用單一貼片：利用幾種不一樣的自然模式，比如矩形貼片的 TM10和TM01模來(lái)獲得雙頻或多頻工作。(2) 使用單一貼片：通過(guò)加載或者開(kāi)槽的辦法使貼片的各種自然模的場(chǎng)分布得到變化，從而使諧振頻率受到干擾，最后得到雙頻或多頻工作頻段。(3) 使用單層基板，多個(gè)貼片的形式：可以利用諧振頻率不一樣的貼片得到雙諧振，也能夠利用各個(gè)輻射貼片單元得到多頻點(diǎn)諧振的平面

6、印刷天線。(4) 使用多層重疊結(jié)構(gòu)：比如能夠采用多層貼片結(jié)構(gòu)得到多個(gè)諧振器，從而得到多頻段的工作特性；也能夠利用多層貼片重疊、各自饋電的貼片結(jié)構(gòu)，來(lái)獲取多頻段的工作特性。采用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻化同樣是現(xiàn)在多頻天線研究的重點(diǎn)方向。本文所采用的技術(shù)都是在貼片上開(kāi)槽來(lái)改變貼片各種自然模的場(chǎng)分布而實(shí)現(xiàn)雙頻或者多頻工作，在許多實(shí)際應(yīng)用中也比較常見(jiàn)。 印刷多頻天線的實(shí)現(xiàn)方式一般有以下幾種： （1）多枝節(jié)法，即通過(guò)在天線輻射部分構(gòu)造多個(gè)枝節(jié)，不同長(zhǎng)度的枝 節(jié)對(duì)應(yīng)不同的諧振頻率，從而實(shí)現(xiàn)天線的多頻段特性； （2）平面印刷天線分析與設(shè)計(jì)多縫隙法，一般是對(duì)微帶縫隙天線而言，通過(guò)設(shè)計(jì)多條縫隙來(lái)引起多個(gè)諧振頻率；

7、（3）加載/寄生枝節(jié)法，該方法一般在微帶寬縫天線上比較常見(jiàn)，是指通過(guò)在縫隙上加載枝節(jié)以及在饋電枝節(jié)周?chē)砑蛹纳?jié)等手段來(lái)獲得多頻工作特性。 環(huán)形結(jié)構(gòu)是在天線設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用的一種結(jié)構(gòu)，早期有人使用環(huán)形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶有大地板的單極天線，后來(lái)環(huán)形結(jié)構(gòu)逐漸在平面印刷天線中得到關(guān)注與廣泛應(yīng)用，包括圓形環(huán)單極天線，矩形環(huán)單極天線，三角形環(huán)單極天線，撕裂環(huán)單極天線等。本文提出了兩種類型的環(huán)形單極天線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)思路清晰，且實(shí)物測(cè)試結(jié)果表明其性能良好。 三頻段矩形環(huán)天線三頻段矩形環(huán)天線 基于普通環(huán)形單極天線，本節(jié)將介紹兩款 U 形單極天線，分別通過(guò)加載枝節(jié)和地板切角技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了雙頻帶特性，天線 1 為加載枝

8、節(jié)的 U 形天線，其可以滿足 WLAN2.4GHz，5.5GHz 頻段應(yīng)用的需要；天線 2 為地板切角的 U 形天線，可以滿足 WLAN2.4GHz 頻段，UWB 高頻段（5.5-10.6GHz）應(yīng)用的需要。雙頻段雙頻段 U 形環(huán)天線形環(huán)天線 基于普通環(huán)形單極天線，本節(jié)將介紹兩款 U 形單極天線，分別通過(guò)加載枝節(jié)和地板切角技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了雙頻帶特性，天線 1 為加載枝節(jié)的 U 形天線，其可以滿足 WLAN2.4GHz，5.5GHz 頻段應(yīng)用的需要；天線 2 為地板切角的 U 形天線，可以滿足 WLAN2.4GHz 頻段，UWB 高頻段（5.5-10.6GHz）應(yīng)用的需要。雙頻段菱形縫隙天線雙頻段菱

9、形縫隙天線 在研究了微帶線饋電縫隙天線的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的雙頻帶微帶菱形縫隙天線。對(duì)該天線的基模和高次模式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并最終設(shè)計(jì)出兩款可用于 WiMAX通信系統(tǒng)的平面印刷縫隙天線。多頻段多枝節(jié)單極天線多頻段多枝節(jié)單極天線 多枝節(jié)法是設(shè)計(jì)多頻段天線的一個(gè)有效方法，其原理是通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)電流路徑而實(shí)現(xiàn)多個(gè)諧振。從結(jié)構(gòu)上可以將多枝節(jié)分成閉合式和開(kāi)放式，環(huán)形單極天線屬于閉合式，然而更為普遍的是開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，文獻(xiàn)上有很多關(guān)于這種天線的報(bào)道。本文將采用多枝節(jié)法設(shè)計(jì)印刷單極天線，特點(diǎn)是采用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)三頻段特性。 隨著無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展,頻率資源利用率越來(lái)越高,如根據(jù)現(xiàn)行無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn),移動(dòng)通信系

10、統(tǒng)的GsM/DCS用Cs/UMTs和無(wú)線局域網(wǎng)(wLAN)通信系統(tǒng)的80211.a/b/g/j、HiperLANI/2等,以及許多國(guó)家還有各自的標(biāo)準(zhǔn)因此,一個(gè)簡(jiǎn)單的小型無(wú)線通信設(shè)備通常需要工作于多個(gè)頻段,為簡(jiǎn)化收發(fā)終端輻射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并且降低其制作成本,一般我們選擇一個(gè)能同時(shí)工作于多個(gè)頻段的多頻天線多頻天線的最大優(yōu)點(diǎn)就在于一個(gè)天線可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)天線的工作性能由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的小型化!集成化的特點(diǎn),多頻印刷天線得到了大量的研究,天線工作者提出了很多實(shí)現(xiàn)印刷天線的多頻方法,總的概括起來(lái)主要可分為枝節(jié)法、切槽法、短路法和寄片法等。枝節(jié)法是一種比較直觀的方法,客觀地說(shuō)相當(dāng)于多個(gè)天線合在一起并由一個(gè)端口饋

11、電運(yùn)用這種方法比較多的是印刷單極天線,印刷單極天線結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,每個(gè)枝節(jié)相當(dāng)于一個(gè)單極天線,各枝節(jié)通過(guò)一個(gè)饋電線連接就很容易實(shí)現(xiàn)多頻功能為一個(gè)工作于WLAN的雙頻印刷單極天線,兩個(gè)單極分別工作于兩個(gè)不同的頻段,并與共面波導(dǎo)的中心導(dǎo)帶相連接進(jìn)行饋電。類似這種結(jié)構(gòu)的多頻印刷單極天線很多,比較典型的一種是字母型結(jié)構(gòu),利用兩個(gè)枝節(jié)組成一個(gè)字母為一個(gè)F型的雙頻印刷單極天線11閻,開(kāi)始兩個(gè)單極分享一段帶線,然后根據(jù)長(zhǎng)度的不分開(kāi),其它的字母型結(jié)構(gòu),如G型!L型!T型等都可以實(shí)現(xiàn)雙頻工作也可通過(guò)多個(gè)枝節(jié)組成,以實(shí)現(xiàn)多頻工作。切槽法是將印刷天線的表面金屬挖去一部分,改變天線的表面電流分布,即引入新的一個(gè)諧振,從而實(shí)現(xiàn)天線的多頻工作特性；這種方法在微帶天線中應(yīng)用比較多。短路法的基本原理與切槽法類似,在微帶貼片的某一處或多處用短路探針進(jìn)行短路,其目的在于改變基?；蚋叽文５闹C振頻率,從而實(shí)現(xiàn)按設(shè)計(jì)要求的雙頻或多頻特性,其短路探針的位置與饋電點(diǎn)的位置在同一對(duì)稱軸上,通過(guò)調(diào)節(jié)短路探針的水平位置就可以在一定范圍內(nèi)改變兩個(gè)頻率比寄片法是在微帶貼片的上面或四周增加一個(gè)或多個(gè)寄生貼片,由寄生貼片產(chǎn)生新的一個(gè)或多個(gè)諧振,從而達(dá)到雙頻或多頻的特性，在其四周增加分形結(jié)構(gòu)的寄生貼片,該天線可同時(shí)工作于多個(gè)頻段。 比較以上幾種方法,枝節(jié)法和切槽法應(yīng)用相對(duì)更為廣泛也有將這些方法混合使用,比如枝節(jié)法與短路法的結(jié)合以及切