SRP项目结题报告--11刘国培.doc

SRP 项 目 结 题 报 告 《小型化平面手机天线的设计》 学 院： 电子与信息学院 专业班级： 信息工程11级2班 姓名： 刘 国 培 学号： 201130302204 指导老师： 靳 贵 平 实施时间： 2013年4月-2014年3月 目 录 第1章 绪 论 3 1 研究背景 3 2本文的主要工作和内容 3 第2章 手机天线分类简述 4 2.1 天线分类 4 2.2 外置天线简介 4 2.3 内置天线简介 4 2.4 手机天线设计要求 4 第3章 PIFA天线概述 5 3.1 PIFA天线简介 5 3.2 PIFA 天线的由来和基本结构 5 第4章 Ansoft HFSS 仿真软件概述 7 4.1 Ansoft HFSS 软件介绍 7 4.2 Ansoft HFSS仿真流程介绍 7 第5章 PIFA天线的仿真 9 5.1 PIFA仿真模型建立 9 5.1.1建立新的工程模型 10 5.1.2设置设置材料、源和边界条件 13 5.1.3求解设置 15 5.2 后处理计算 16 5.2.1 反射系数图 16 5.2.2 阻抗系数图 16 5.2.3 3D增益方向图 17 5.2.4 电流振幅和矢量的分布图 17 5.2.5 增益方向图 19 第6章 主要成果和结论 20 第1章 绪 论 1 研究背景 在无线技术设备中，用来辐射和接收无线电波的装置成为天线。天线的作用就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道，或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。 中国的手机产业从无到有,从购买成熟方案到自主设计,在短短的10年的时间,可以说中国手机行业已经发展到了非常兴盛的状态,手机天线供应厂家的发展也如雨后春笋,数量迅速增加,但许多厂商只是注重短期的利润,忽视了手机天线设计的技术含量,结果是阻碍了手机天线的未来发展。手机天线设计理念上来讲，Nokia主张手机设计首先要保证RF性能好；其次要保证音频性能好。在他们的初期方案中就把外观、主板、结构、天线是做为一个整体，提供给天线的预留空间及内部的RF环境十分合理，所以天线性能也十分优越。而国内，由于设计的人员对天线的认识不足，同时受结构方案和外形至上的制约。最后都是“配”天线，对天线的调试匹配占了整个天线设计流程的大部分时间。 因此，在移动手机里,天线直接影响了手机的可通讯能力,直接决定了手机的发射接收性能,甚至天线设计的好坏决定了该手机在市场的生存空间。 2本文的主要工作和内容 在本课题中，本人首先通过大量阅读近年来手机天线及手机平面倒 F (PIFA)方面的文献资料，并且从中获得了不少的天线理论和设计方面的知识。随后，本人对电磁仿真软件 Ansoft HFSS 进行了细致的学习和实践。 本文主要内容包括： ⑴介绍了手机天线发展历史及发展现状。 ⑵介绍了手机天线的基本分类和手机天线设计相关要求。 介绍了电磁场仿真软件Ansoft HFSS， 并且说明了其使用方法和步骤。 提出了一种手机 PIFA 天线，并利用 HFSS 仿真软件进行仿真分析，得出相关的结 论。 第2章 手机天线分类简述 2.1 天线分类 外置天线：单极天线、螺旋天线、PCB印制螺旋天线 内置天线：微带贴片天线、缝隙天线、IFA天线和倒L天线、PIFA、陶瓷天线 2.2 外置天线简介 外置天线优点：频带范围宽、接收信号比较稳定、制造简单费用相对低； 外置天线缺点：天线暴露于手机外易于损坏、天线靠近人体时导致性能变坏、不易加诸 如反射层和保护层等来减小天线对人体的辐射伤害、同时对于FDD的系 统，接收和发送必须使用不同的匹配电路 2.3 内置天线简介 内置天线优点：可以做的非常小，不易损坏；可以将其安放在手机中远离人脑的一面， 而在靠近人脑的部分贴上反射层、保护层来减小天线对人体的辐射伤害。 可以安装多个，很方便组阵，从而实现手机天线的智能化，这一点对未 来的移动通信系统来说非常有用 2.4 手机天线设计要求 移动通信对手机天线的外在要求：天线尺寸小，紧凑，剖面低，机械强度好，重量轻， 携带方便； 电性能要求： 水平面要求有全向辐射方向图， 频带宽，效率高， 增益高，受周围环境影响小，对人体辐射伤害小。在这