基于PDS工艺的多频段手机天线设计
小尺寸多频段手机天线的研究与设计
小尺寸多频段手机天线的研究与设计一、本文概述Overview of this article随着无线通信技术的飞速发展，手机天线作为无线通信系统中不可或缺的部分，其性能对手机整体通信质量具有重要影响。
特别是在现代智能手机中，天线需要满足多频段、小型化、高集成度等要求，以应对越来越多的无线通信标准和用户需求。
因此，研究和设计小尺寸多频段手机天线成为当前天线领域的热点和难点问题。
With the rapid development of wireless communication technology, mobile phone antennas, as an indispensable part of wireless communication systems, have a significant impact on the overall communication quality of mobile phones. Especially in modern smartphones, antennas need to meet requirements such as multi band, miniaturization, and high integration to meet the increasing demands of wireless communication standards and users. Therefore, researching and designing small-sized multi band mobile phone antennas has become a hot and difficult issue in the current antenna field.本文旨在探讨小尺寸多频段手机天线的研究与设计方法。
文章将介绍手机天线的基本原理和性能指标，包括天线的工作频段、增益、效率等。
基于LDS工艺的多频段手机天线设计
摘要 ： 介绍 了一种新 型的天线加 工工艺——激 光直 接成型 （ Ｌ Ｄ Ｓ ） 技术 ， 根 据这种 加工 技术 设计 了
一
种新型的多频段手机天线 ， 并制作 了天 线实物 。通过仿 真实验 ， 能满 足移 动手机 天线 的设 计要
有Ｌ Ｄ Ｓ 性能的塑料 ， 在热塑性的塑料上注塑成型， 然后用激光光束照射塑料表面， 即激光活化， 使激光照射区 释放 出金属粒子 ， 并形成粗糙 的表面 ， 再经过化学 电镀 ， 最终得 到符合设计要求 的金属导电图案 Ｊ 。 Ｌ Ｄ Ｓ 技术 目 前 已广泛应用于天线设备、 医疗设备 、 汽车电子、 传感器等技术领域 。相 比于传统的天 线设备加工工艺 ， Ｌ Ｄ Ｓ 技术具有制造流程短 、 环境友好 、 精度高 、 稳定性好等优点。并且 Ｌ Ｄ Ｓ技术具备 完 全 的三维 功 能 ， 可 以根 据 实 际需 要 的形 状 设 计 手 机 天 线 。 同 时 Ｌ Ｄ Ｓ技 术 也 增 强 了手 机 空 间 的利 用 率， 让 智能 手机 的机 身达 到一 定程 度 的纤 薄 。文 献 ［ ４—６ ］ 中提 到 的手机 天线 都是 利 用 Ｌ Ｄ Ｓ工艺 设 计 而 成， 均合理 利 用 了手 机 的壳体 结 构 ， 在极 小 的空 间里 设 计 了多款 手 机 天 线 。而 本 文则 是 针 对 Ｌ Ｄ Ｓ工 艺 的优势 ， 利用手机后壳上 的空间设计了一款多频段的手机天线 ， 从而减少 了手机 内部空间的占用 ， 同时 也 避 免 了手机 内部元 器 件 的干扰 ， 保证 了手机 的信 号 。
第３ ５卷第 ２期
２ ０ ｌ ５年 ３月
杭 州 电 子 科 技 大 学 学 报（ 自然科 学版 ）
一种多频段单平面Monopole手机天线的设计
(a)
(b)
图 1 天线设计结构参数 (a)天线单元结构 (b)天线整体结构
收稿日期:2016-11-30 作者简介:杨虹(1966 —),男,四川蓬溪人,教授,主要从事微波 / 毫米波集成电路设计与天线设计。 通讯作者:侯春鹏(1990 —),男,河南安阳人,硕士生,研究方向为天线与微波。
145
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
2 结果与分析
由图2 为天线的回波损耗仿真结果, 从图中可以看到 天线在低频和高频分别产生两个谐振, 当回波损耗小于6dB时,天线谐振低频带宽为681-1005 MHz,谐振高频带 宽为1 . 6 9 - 2 . 7 1 G H z , 完全覆盖了4 G 手机的全部L T E 频段。 图3为天线在720MHz,1.72GHz和2.65GHz三个谐振点YZ 面和X Z 面的增益方向图。可以看到天线在H 面( Y Z 面) 有很 好的全向辐射特性, 在E 面( X Z ) 面呈8 字方向特性。这是因 为短路耦合枝节的引入在面看似加载了反射器, 同时在面 天线的地板也充当了反射器的作用, 这两种情况都会改变
参考文献
[1]J H Lu, F C Tsai. Planar internal LTE/WWAN monopole antenna for tablet computer application [J]. IEEE Transactions on Antenna and Propagation,2013,61(8):4358-4363. [2]S Shoaib, I Shoaib. Compact and printed multiband antennas for 2G/3G/4G smartphones [C]. IEEE Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, 2015: 1138-1139. [3]M Ojaroudi, Sh Yazdanifard. Small square monopole antenna with enhanced bandwidth by using inverted T-shaped slot and conductor-backed plane [J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2011. [4]Keng-Chih Lin, Chih-Hao Lin. Simple printed multiband antenna with novel parasitic-element design for multistandard mobile phone applications [J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2013,60(7):3789-3793. [5]Jui-HanLu, Jia-LingGuo. Small-size octa-band monopole antenna in a LTE/WWAN mobile phone [J]. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2014,13:548-551.
多频段手机天线的研究与设计
摘要摘要自从移动终端设备飞速发展以来，消费者对手机功能的要求变得越来越高，天线能够实现多频段覆盖已经成为现代智能机的必备性能。
另一方面，消费者对于美观的追求引领着智能机的前进方向，即超薄化与金属化。
同时实现多频段覆盖和美观的双重要求对于手机生产厂商而言是新的挑战。
因此，在低剖面、金属化的手机中完成天线多频化设计具有重要意义。
本文的第一部分将对移动通信技术发展历程和手机天线的国内外研究现状进行全面的阐述。
本文第二部分将对手机天线设计时所需要的基础知识进行详细地介绍。
除此之外，还对三种在手机中最为常见的内置天线进行分析，分别是：PIFA天线(Planar Inverted F-shaped Antenna)、单极子天线和环形天线。
另外介绍了几种实现多频段常用的方法。
在本文第三部分提出了两款基于匹配电路的七频段单极子天线设计方案。
两种方案的共同特点是通过介质板上净空区域的金属贴片走线与金属板相结合的方式形成单极子天线，且通过添加相应的匹配电路对天线进行调谐，最终都实现低剖面、超薄化手机天线的多频段覆盖。
其中，第一款是基于匹配电路的折叠单极子手机天线，可以覆盖760-960MHz和1710-2690MHz两个频段；第二款基于匹配电路的超薄化单极子手机天线带宽可以满足820-960MHz和1700-2950MHz两个频段。
两款天线都经过加工与实测，测试的数据显示两个天线都有很好的性能，适用于最新的超薄化智能手机中，值得应用于实际工程中。
本文第四部分提出了一款简单的双缝隙金属框手机天线设计方案。
该天线主要通过L形馈电线进行耦合馈电，同时选择三个适当的接地点位置，利用环形天线的谐振原理，产生多个环谐振模式，最终能够实现824-960MHz和1710-2880MHz的两个宽频段覆盖。
所设计的这个双缝隙金属边框天线具有极其简单的结构，并且满足手机通讯需要的多频带覆盖，满足通信要求。
本文第五部分设计了一款新型具有不规则地结构的全封闭金属框手机天线。
一种多频段4G手机天线的优化设计
（ ２ ５ ０ ０ ＭＨ ｚ ～ ２ ６ ９ ０ ＭＨ ｚ ） ． 每 个频 段 带 宽 与 回拨 损 耗 都 达 到 手机 天 线 的要 求 ， 即Ｖ Ｓ ＷＲ ≤３ ， Ｓ ≤一 ６ ｄ Ｂ且 每
个 波段 的增 益 都 大 于 ２ ｄ Ｂ， 辐 机 天 线 ， 这款天线结构简单 ， 通 过 增 加 寄 生 贴 片 与 主 天线 产 生 耦 合 激励 出 高 频 段 ， 达 到
小 型 化 和 激 励 出高 频 段 的 目的． 文献 ［ ３ ］ 介 绍 了一 款小 型化 六频 段 的 手 机 天 线 ， 其 特 点 是 减 少 馈 电 与 地 板
收稿 日期 ： ２ ０ １ ６ — １ ２ — ２ １
基金 项 目 ： 广 西 自然 科 学 基 金 项 目 （ ２ ０ １ ５ Ｇ Ｘ ＮＳ Ｆ Ａ Ａ１ ３ ９ ２ ８ ９ ） 资助． 通信作者 ： 曾文 波 ， 教授 ， 硕士生导师 ， 研究方向 ： 平面天线 ， Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ａ ｂ ｃ ９ ０ １ ７ ５ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ
第 ２ ８卷 第 ３期 ２ ０ １ ７年 ９月
广 西 科 技 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＵＡＮＧＸＩ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ ＯＦ Ｓ ＣＩ Ｅ ＮＣＥ ＡＮＤ Ｔ ＥＣＨＮＯＬ ＯＧ Ｙ
Ｖｏ １ ． ２ ８ Ｎｏ ． ３ Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０１ ７
１ 单极 子 手 机 天 线 的 基本 原 理
单极子天线又称直立天线 ， 是 垂 直 于 地 面 或者 导 电平 面架 构 的天 线 ． 单 极 子 天线 具 有理 想 偶 极 子 的 优
良特性 ， 如： 带 宽宽 ， 辐 射 性 能 稳 定 等特 点 ， 所 以现 今 成 为 手 机 天 线 的 主 流选 择 ｌ ５ ］ ． 单 极 子 天 线 是 通 过 电 磁 场 理论 的镜 像 原 理 ， 把无 限 大 的地 面 当成 天 线 的另 外 一 臂 ， 等 效 成 理 想 的偶 极 子 ， 再 通 过 理 想 偶 极 子 的 理 论 来 推导 出单 极 子 天线 的辐 射 场 ， 远 场方 向 图 函数 等 ． 单 极 子 天线 的结 构 图和 等 效 图如 图 １ 、 图 ２所 示 ．
小型化多频段宽带4G5G手机天线和基站天线的研究与设计
数值分析
3、基站天线仿真分析基站天线的仿真分析同样可以采用类似的建模和分析方 法。通过仿真软件可以模拟不同类型和参数的基站天线在不同环境下的信号覆盖 范围、信号质量以及数据传输速率等性能指标。根据实际需求进行优化设计，可 以提高基站的信号覆盖范围和通信质量。
数值分析
结论本次演示介绍了小型化多频段宽带4G5G手机天线和基站天线的研究与设 计。通过分析市场需求和设计目标，探讨了天线的选择和设计原则。针对4G和5G 手机天线的结构和工艺进行了详细阐述，并通过数值分析验证了天线的性能表现。 对于基站天线部分，本次演示也介绍了其结构和工艺以及数值分析方法。
3、高效性能：由于基站天线需要满足高效率的要求，因此需要研究如何提高 天线的效率。
4、集成化设计：由于基站天线需要集成多个元件，因此需要研究如何提高天 线的集成度。
三、结论
三、结论
基站天线的小型化技术是当前通信领域的研究热点之一。对于宽带基站天线 的小型化技术，需要从宽带性能、多频段性能、高效性能和集成化设计等多个方 面进行深入研究。随着新材料、新技术和新工艺的不断涌现，相信未来会有更多 的研究进展和创新出现，推动基站天线的小型化技术不断向前发展。
谢谢观看
5、基站天线的结构和工艺
5、基站天线的结构和工艺
基站天线主要包括定向天线、全向天线和智能天线等。定向天线可以定向传 输信号，提高信号质量；全向天线则可以在水平面上均匀辐射信号；智能天线则 可以通过多个天线元素的相位和振幅调整，提高信号质量和数据传输速率。
数值分析
数值分析
为了验证手机天线和基站天线的性能，需要进行数值分析。常见的分析方法 包括仿真分析和实测分析。通过仿真分析可以预测天线的性能并进行优化；实测 分析则可以验证天线的实际性能并进行改进。
一种应用于5G的多频段天线设计
34窄。
本文在一种矩形微带贴片天线的基础上，通过贴片开槽，使其具有多频工作特性，改善了带宽，并具有良好辐射增益。
二、天线结构设计及优化本文设计的天线基于一种矩形微带贴片天线，采用FR4作为介质基板，并使用加载缝隙技术，能够满足多频段要求。
图1 原始天线结构原始天线结构如图1所示，结构整体为矩形结构，通过微带线进行馈电。
利用HFSS 对该天线最终结构进行仿真分析后，得到天线的回波损耗如图2所示。
仿真结果显示，原天线的回波损耗可在3.63GHz 处达到-19.38dB，在4.47GHz 附近的回波损耗仅有-10.75dB，可用带宽极小并且回波损耗极低，天线的辐射增益并不一、引言为了满足不断增长的数据传输需求，5G 移动通信技术应运而生。
相较于4G，5G 拥有更高的数据传输速率、超低的数据传输时延以及巨大的数据容量。
5G 通信标准的FR2通信频段首次采用了毫米波频段，为5G 网络提供了极速的数据传输速度和巨大的容量。
传统天线仅可工作在单频段，集成度较高的电子通信设备若想正常工作则需要使用多个单频段天线。
但是，多天线之间存在的耦合效应会对系统性能造成影响，并且使用多个天线会增加系统空间，与设备小型化的发展趋势背道而驰。
而多频段系统能够同时工作在多个频段，以实现提高其系统容量的目的。
因此，使用多频段天线使单个天线兼容多个通信标准，解决多天线间互相干扰的问题成为热门的研究方向。
微带天线因具有体积小、重量轻、易于和移动终端设备共形等优点，被广泛应用于微波通信系统[1-2]。
随着通信技术的不断发展，人们对天线的性能提出了更高标准的要求，其中多频段工作成为天线设计的重要发展方向之一[3-7]。
文献[5]通过采用变形的L 贴片和寄生短截线，设计了可以覆盖WLAN 三个频段的三频天线；文献[6]使用PIFA 结构，通过加载四分之一波长、寄生短路贴片等多种方法，成功实现三频特性，但由于其各部分之间存在互相干扰，在较高工作频率下的辐射特性明显下降；文献[7]设计了一种基于缺陷地结构的小型三角微带天线，成功实现了天线的多频化，但由于天线结构的不对称以及各参数之间的相互影响，导致天线带宽较一种应用于5G 的多频段天线设计邓蕊蕊（2002.08-），女，汉族，山东聊城，本科，研究方向：通信工程；赵子倩（2001.09-），女，汉族，山东临沂，本科，研究方向：通信工程；李天睿（2001.12-），男，汉族，山东济南，本科，研究方向：通信工程；通讯作者：赵安兴（1964.06-），男，汉族，山东潍坊，副教授，研究方向：电子科学与技术。
无线网络覆盖的多射频天线设计策略
无线网络覆盖的多射频天线设计策略随着无线通信技术的发展，人们对高速、稳定的无线网络覆盖需求日益增长。
而天线作为无线通信系统的重要组成部分，其设计对于网络性能和覆盖范围起着至关重要的作用。
在多射频环境下，设计高效的天线成为了无线网络覆盖的关键。
本文将探讨无线网络覆盖的多射频天线设计策略。
多射频天线设计的基础在多射频环境下，天线设计需要考虑不同频段的信号传输和接收。
多射频天线设计的基础是充分了解各个频段的特点和要求，确定合适的天线类型和结构。
同时，还需要考虑天线之间的互相干扰问题，以确保整个系统的稳定性和性能。
多射频天线设计的策略1. 频段分离：在多射频环境下，为了避免频段之间的干扰，可以采用频段分离的策略。
即将不同频段的天线分开设计，减少相互干扰的可能性，提高网络覆盖的稳定性和可靠性。
2. 天线结构优化：针对不同频段的要求，设计合适的天线结构。
例如，在高频段可以采用小型化天线结构，以提高传输速率和覆盖范围；在低频段可以采用大型天线结构，以增强信号的穿透能力和覆盖范围。
3. 天线方向性设计：根据不同频段的信号特点和传输需求，设计具有不同方向性的天线。
例如，在覆盖范围较广的频段可以采用全向型天线；在需要增强覆盖深度的频段可以采用定向型天线。
4. 天线阵列技术：采用天线阵列技术可以有效提高多射频天线的覆盖性能。
通过合理布局和控制天线单元之间的相位差，可以实现波束赋形和波束跟踪，提高信号传输的定向性和稳定性。
5. 天线优化控制：利用智能化控制算法和优化技术，对多射频天线进行实时调整和优化。
根据网络负载情况、信号强度和干扰程度等信息，及时调整天线参数，以保证网络覆盖的稳定性和性能。
结语通过合理设计和优化多射频天线，可以有效提高无线网络的覆盖性能和传输速率。
在日益多样化和复杂化的无线环境中，多射频天线设计策略将成为未来无线通信系统发展的重要方向，为人们提供更高效、更稳定的通信服务。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Design of Multi- Band Mobile-Phone Antenna based on PDS Technology
WANG Yong, ZHANG Zheng-ping
(College of Big Data and Information Engineering, Guizhou University, Guiyang Guizhou 550025, China)
Abstract: A new type of antenna processing technology, that is, PDS (Printed Direct-forming Structure) processing technology is presented. The conductive silver paste is applied to the surface of the workpiece, and then the multilayer printed silver paste is used to form a conductive three-dimensional circuit. Base on this process, a new multi-band mobile-phone antenna is designed and implemented. The antenna is only 31 mm×4 mm×1.5 mm in size, and could cover the mobile-phone bands including GPS, Wi-Fi and Bluetooth. The test results indicate that the antenna in the working band is less than or equal to 3:1, S11 ≤ -6 dB; for the voltage standing wave ratio, and thus could be applied to the design of current mobile-phone antenna. Key words: PDS process technology; multilayer printed silver; mobile-phone antenna; VSWR
* 收稿日期：2017-08-12；修回日期：2017-11-17 Received date:2017-08-12;Revised date:2017-11-17 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.11204046） Foundation Item: National Natural Science Foundation of China(No.11204046) 通讯联系人：wangyong_3@ Corresponding author: wangyong_3@
摘 要：介绍了一种新型的天线加工工艺——印刷直接成型结构（PDS）工艺技术，即将导电银浆 涂敷到工件表面，然后通过多层印刷银浆，以形成导电立体电路。根据这种加工工艺，设计了一 种新型的多频段手机天线，并制作实物。该天线尺寸仅占 31 mm×4 mm×1.5 mm，能够覆盖手机 通信的频段有 GPS、WiFi、Bluetooth。测试结果表明，在工作频段内，该天线的电压驻波比小于 等于 3:1，S11 ≤ -6 dB，可应用于当下的手机天线设计。 关键词：PDS 工艺技术；印刷银浆；手机天线；电压驻波比 中图分类号：TN929.53 文献标志码：A 文章编号：1002-0802(2017)-12-2871-04
·2871·ຫໍສະໝຸດ 通信技术2017 年
1 天线的仿真与设计
1.1 天线模型的构成
天线的结构如图 1、图 2 所示。图 1、图 2 分别 为天线的正面、侧面的辐射单元结构。天线的基本 结构采用 PIFA 形式，天线的基板体积为 120 mm× 60 mm×7 mm，基板材料采用相对介电常数为 4.4， 损 耗 正 切 角 为 0.2 的 环 氧 树 脂（FR-4）， 采 用 Ansoft HFSS13.0 进行仿真设计。作为初始的仿真参 数，取 L1=25.35 mm，L2=7.77 mm，L3=11.44mm， W1=4.56 mm，W2=1.29 mm，H1=1.75mm， H2=1.10mm，H3=1.05 mm。
第 50 卷 第 12 期 2017 年 12 月
通信技术 Communications Technology
doi:10.3969/j.issn.1002-0802.2017.12.039
Vol.50 No.12 Dec.2017
基于 PDS 工艺的多频段手机天线设计 *
王 勇，张正平
（贵州大学 大数据与信息工程学院，贵州 贵阳 550025）
节省了天线空间 [7]。 本文针对 PDS 工艺设计一款在手机中框上的
多频段手机天线，通信频段包括 GPS（1 575.42± 1.023 MHz）、Bluetooth（2 400 ～ 2 483.5 MHz）、 WiFi（2 412 ～ 2 472 MHz）。使用 HFSS 进行仿真 与优化，根据仿真结果进行天线实物的加工测试， 实物测试的结果与仿真较为一致。在所需频段内 VSWR ≤ 3，S11 ≤ -6 dB，符合当下手机设计要求， 具有很好的应用价值。
0 引 言
随着手机移动无线通信的快速发展，手机广泛 普及，并朝着小型化、多功能、高性能不断发展， 对终端手机的设计要求也越来越高 [1-4]。当下手机 的设计更加追求时尚、外观靓丽、纤薄，因此设计 出小尺寸、辐射效率高并能满足当下通信的手机天 线 越 来 越 困 难 。 [5-6] 印 刷 直 接 成 型（Printed Direct Structuring，PDS）技术是近几年新兴的一种电路制 备工艺，可以在塑胶壳的表面印刷天线图样，大大