關(guān)于4G無線通信移動終端天線的研究

PAGEPAGE7關(guān)于4G無線通信移動終端天線的研究TM73A1009-914X〔2016〕16-0356-01前言：移動通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷經(jīng)了近三十年的發(fā)展，從最初的模擬蜂窩系統(tǒng)的單一頻段天線，逐漸地發(fā)展到現(xiàn)在的漫游全球的數(shù)字化多制式天線；從最初的飛鴿傳書，到現(xiàn)在的全球通信；從最初的單一語音通話工具，逐步發(fā)展到如今的、和通信互相交融為一體的多功能終端。就算手機(jī)的功能、軟硬件和外觀在怎么改變，也無法逃避天線的設(shè)計是手機(jī)設(shè)計所有環(huán)節(jié)當(dāng)中最難而又最關(guān)鍵的這一必須面臨的不爭的事實。當(dāng)下所有的智能手機(jī)都面臨著各種技術(shù)性挑戰(zhàn)，無線通信移動終端天線的性能是否優(yōu)越，將成為以后主導(dǎo)智能手機(jī)市場的主導(dǎo)因素。1.倒L形接S形手機(jī)天線1.1天線結(jié)構(gòu)設(shè)計對于倒L形接S形手機(jī)天線，我們一般采用由FR4構(gòu)成基體，而對于其參數(shù)的我們選擇的是介電常數(shù)為4.5，其大致厚度在0.78mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上角的天線的輻射單元由兩個部分組成，一是饋電帶線，二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等，在輻射單元的背面頂部留有凈空區(qū)域。1.2天線測試與分析設(shè)計完成后并加工完畢的倒L型接S型手機(jī)天線一般利用AgilentE5071C微波分析儀對成品進(jìn)行回波測試。我們將儀器測試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比照后發(fā)現(xiàn)，在低頻段和中頻段中，天線的工作帶寬與實際結(jié)果大致相同；然而在高頻段上卻發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果相比實際結(jié)果略有減??；從大體上來看，測試結(jié)果顯示天線的中心頻率點(diǎn)的阻抗匹配程度稍稍偏低。根據(jù)測試結(jié)果我們對其出現(xiàn)的問題進(jìn)行了原因分析，與仿真結(jié)果出現(xiàn)偏差主要是所選擇的天線基體的實際參數(shù)有所出入、軸線接頭處有損耗，由于對實際結(jié)果影響不大，因此這些因素可以不考慮。2.開口方環(huán)形手機(jī)天線2.1天線結(jié)構(gòu)設(shè)計對于開口方環(huán)形手機(jī)天線，我們一般采用由FR4材料構(gòu)成基體，而對于其參數(shù)的我們選擇的是介電常數(shù)為4.5，其大致厚度在1.55mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上角的天線的輻射單元由兩個部分組成，一是饋電帶線，二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等，在輻射單元的背面頂部留有凈空區(qū)域。2.2天線測試與分析設(shè)計完成后并加工完畢的開口方環(huán)形手機(jī)天線一般利用AgilentE5071C微波網(wǎng)絡(luò)分析儀對成品進(jìn)行回波測試。我們將儀器測試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比照后發(fā)現(xiàn)，在低頻段上天線的諧振點(diǎn)略有降低，中頻段和高頻段的天線諧振點(diǎn)略高，帶寬有少許偏移。3.迂回枝節(jié)平板電腦天線3.1天線結(jié)構(gòu)設(shè)計對于迂回枝節(jié)平板電腦天線，我們一般采用由FR4材料構(gòu)成基體，而對于其參數(shù)的我們選擇的是介電常數(shù)為4.36，其大致厚度在0.76mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上角的天線的輻射單元由兩個部分組成，一是饋電帶線，二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等，在輻射單元的背面頂部留有凈空區(qū)域。3.2天線測試與分析設(shè)計完成后并加工完畢的迂回枝節(jié)平板電腦天線一般利用AgilentE5071C微波網(wǎng)絡(luò)分析儀對成品進(jìn)行回波測試。我們將儀器測試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比照后發(fā)現(xiàn)，在低頻段上天線的諧振點(diǎn)稍有降低，而在中頻段和高頻段上天線的諧振點(diǎn)略微上升。4.共面T形多用途移動終端天線4.1天線結(jié)構(gòu)設(shè)計對于共面T形多用途移動終端天線，我們一般采用由FR4材料構(gòu)成基體，而對于其參數(shù)的我們選擇的是介電常數(shù)為4.42，其大致厚度在1.58mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上方的天線的輻射單元由兩個部分組成，一是饋電帶線，二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等。4.2天線測試與分析設(shè)計完成后并加工完畢的共面T形多用途移動終端天線一般利用AgilentE5071C微波網(wǎng)絡(luò)分析儀對成品進(jìn)行回波測試。我們將儀器測試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比照后發(fā)現(xiàn)，測試結(jié)果顯示在低頻段和高頻段的中心頻率略微上移，同時中頻段出現(xiàn)兩個諧振點(diǎn)，在諧振點(diǎn)處的阻抗匹配均良好。5.弓形多用途移動終端天線5.1天線結(jié)構(gòu)設(shè)計對于弓形多用途移動終端天線，我們一般采用由FR4材料構(gòu)成基體，而對于其參數(shù)的我們選擇的是介電常數(shù)為4.42，其大致厚度在1.6mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上方的天線的輻射單元由兩個部分組成，一是饋電帶線，二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等。在輻射單元的背面頂部留有凈空區(qū)域。5.2天線測試與分析設(shè)計完成后并加工完畢的弓形多用途移動終端天線一般利用AgilentE5071C微波網(wǎng)絡(luò)分析儀對成品進(jìn)行回波測試。我們將儀器測試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比照后發(fā)現(xiàn)，測試結(jié)果顯示在低頻段和中頻段的工作頻段比仿真結(jié)果略微偏高。6.移動終端天線的場景6.1用于衛(wèi)星移動通信4G無線通信移動終端天線可于衛(wèi)星移動通信中，其中終端天線中的L波段衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的天線陣是一個由16個環(huán)形天線所組成的平面陣，同時在數(shù)字信號處理部分由10個現(xiàn)場可編程的邏輯門陣列芯片構(gòu)成。為了對該系統(tǒng)進(jìn)行外場測試發(fā)現(xiàn)，采用了自適應(yīng)算法進(jìn)行測試，用該算法可在整個上半空間中產(chǎn)生16個波束，基本上全局覆蓋，而且根本就不需要添加任何傳感儀器，就能高效快捷的對一些衛(wèi)星信號進(jìn)行自動捕獲和跟蹤。6.2用于蜂窩移動通信基站4G無線通信移動終端天線也可應(yīng)用于蜂窩移動通信基站中，然而與用于衛(wèi)星移動通信最大的不同點(diǎn)就是，用于蜂窩移動通信基站的移動終端天線大致設(shè)計思想就是充分利用高分辨率的算法以得到通信信號的引導(dǎo)矢量，從而可以計算出上行鏈路加權(quán)系數(shù)。當(dāng)4G無線通信移動終端天線正處于發(fā)射狀態(tài)時，由于上下行鏈路使用相同頻率，上行鏈路的加權(quán)系數(shù)可直接用于下行鏈路。7.結(jié)束語當(dāng)下在全球唯獨(dú)被認(rèn)同的第四代移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)其中就包含我們國家自主研發(fā)的TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)，其中3.5GHzLTE-Hi制式憑借其獨(dú)具一格的特色成為國際上最具有潛力的制式。因此本研究就關(guān)于當(dāng)下4G無線通信移動終端天線很難做到真正意義上的所有頻段全覆蓋這一問題和當(dāng)下4G無線通信移動終端天線急需發(fā)展的要求，成功設(shè)