移动电话天线系统概述（初稿）.doc

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1、移动电话天线系统概述（初稿）移动电话作为时尚类消费品，已经在我们的生活中占据了重要的地位，成为我们生活中不可缺少的交流工具，同时，在扮美生活，追求时尚上扮演了重要的角色。手机发展至今，无论是在功能上，外观上，都已经极至贴切我们的生活。天线设计对移动电话销量有非常重要的影响，回想当年，移动电话都是千篇一律的竖式天线，但是诺基亚独辟蹊跷，首先使用了内置天线从而依靠3210和8210将市场的龙头地位紧紧的握在手中，影响力直至今日，大量的手机生产厂家只能以无奈的借鉴来维持和诺基亚的抗衡（前有西门子的3518，3568，后有阿尔卡特变出ot511，后有爱立信推出t60，t6

2、5，t68和t66，身上没有一个不具有诺基亚的影子）。在这点上，天线的设计应该成为手机生产厂家必须重视的一个方面，在未来手机市场的竞争中，设计因素是决定因素，无论上是外观上和功能上突出的设计都可以成为逆转市场的力量，谁重视了工业设计和功能设计谁就可以主宰市场浮沉。19第1章移动电话天线概述在过去几年里，移动电话的发展最引人注目的事情是降低了设备的尺寸和重量。电话机重量和体积的令人注目的改进促使了电话机天线的迅速发展。面对迅速降低尺寸的要求，设计的重点是在降低尺寸的同时要保持差不多相同的天线性能，如增益、覆盖区和频带等。影响移动电话天线设计的主要因素有：相当大的带宽

3、（10%左右）；要求小尺寸；以及要求在整个方位平面上提供均匀覆盖，增益为0dBi或者更高些。众所周知，天线尺寸越小，天线效率越低，带宽越窄。另外，移动电话系统的设计概念是必须把设备壳体做为辐射器的一部分进行处理。这样的天线系统其辐射特性大大不同于在自由空间只有天线本身时的辐射特性。辐射方向图随着移动电话的尺寸、形状和天线本身在移动设备中的位置的不同而变化。例如，覆盖要求和尺寸要求显然与天线应靠近使用者头部的观点相矛盾。人体头部近似为吸收介质的椭球体，其长轴为一个波长。用户的头部吸收和散射附近天线发出的电磁能量，因此如果头部靠近辐射器，方位覆盖就不再是均匀的了。只有

4、相当小的天线得到快速增长的移动电话市场的认可，最常见的天线类型有套筒振子、螺旋天线、四分之一波长鞭状天线、振子螺旋天线组合、贴片天线、微带天线等。例如AmphenolT&MAntennas(ATM)19公司推出三种类型的天线产品：1．固定结构天线类型：λ/4单极子，双波段，三波段，四波段，如下图。2．可伸缩结构天线类型：λ/4,λ/2,λ5/8，如下图。3．内置结构天线类型：PIFA,IFA,缝隙,微带等，如下图。19第二章移动电话天线系统设计任何移动电话天线都有两个主要的设计特性：天线必须安装在移动电话机壳上，在工作期间人手握着电话机随即指向任意方向。由于天线非

5、常靠近壳体，所以不仅在天线单元上，并且也在导电壳体上感应出电流。电流的耗散将改变原来辐射图形状。由于电线必须靠近操作人员使用，所以强加与天线的人体邻近效应会进一步地劣化天线的辐射效率。操作人员的运动和习惯引起的天线方向的变化将改变辐射图的极化。为了满足紧凑和便携要求，又要研制非常小的天线单元，这样更使上述困难的设计约束变得复杂化。除了移动电话都共有的这些设计约束条件外，还必须考虑系统提出的设计要求，例如在给定频带宽度内加密和利用天线分集接收等。必须研究的主要课题是，多路径无线电传播环境中的天线有效增益。主要设计任务是，综合研究这些课题，在使用的频带范围内使天线的有

6、效增益尽可能地大。在保持高有效增益的前提下还要允许缩小尺寸和减轻重量，以及提高使用寿命。不仅允许移动电话使用于低电场强度的区域，并且还得允许降低发射机功率。降低发射机功率极有效地降低电池容量（也就是降低了移动电话机的重量）或延长了电池的使用时间。因此为了研制小型高性能的移动电话机就必须是天线的增益最大。19多路径环境中人工操作装在导电外壳上变化使用环境变化天线方向人体存在影响感应电流接收信号的衰落变化天线极化的改变操作者邻近效应引起辐射效率劣化外客电流引起辐射方向图变化有效增益变化分集接收低相关分支综合最佳平均有效增益移动电话天线设计技术项目19第二章移动电话天线

7、系统技术要求随着通信技术日新月异的飞速发展，移动电话对天线设计的技术要求越来越高。目前，移动电话天线系统一般需要满足以下技术指标：1．适应环境能力：工作环境温度范围:-10℃~60℃保存环境温度范围:-30℃~70℃2．电气性能：频率范围：EGSM860MHz~990MHzDCS1680MHz~1920MHz增益：>1.5dB自由空间效率：GSM>85%DCS>90%驻波比：<2输入阻抗：50欧姆极化方式：垂直辐射方向图：全向19第二章移动电话天线形式第一节鞭状天线最通用的移动电话天线是鞭状天线，它不仅有相当宽的频带特性，并且能压缩放回到设备内。鞭状天线还有另外三

8、个优点：单