设为首页收藏本站优领域

优领域

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
优领域 优领域 通信领域 通信技术 4G技术 查看内容

基于覆盖LTE700 的手机天线设计的文献综述

2015-3-10 14:28| 发布者: dzly| 查看: 548| 评论: 0|原作者: 魏向阳

摘要: 当前手机通信行业3G 和4G 通信技术的发展已经成为主流,而LTE 是3G 的演进,属于3G 和4G 技术之间的过渡。 发展LTE 的关键是频率,而在低频段只有700MHz 是最佳频段。国际上颁布的3GPPR10 标准已经把698M~806MHz 的 108MHz 带宽确定为LTE700。给出了国外手机天线设计文献中能够覆盖LTE700 的几篇文献进行分析和综述,说明其主 要天线结构和特点以及低频段能够覆盖LTE700 所采用的设计方法。
  LTE 全名是Long Term Evolution, 是从GSM、GRPS、EDGE、WCDMA、HSDPA、HSUPA、MBMS 一脉相承的技术体系,LTE 是3.9G,因为它采用的是4G 的关键技术,但是性能指标却没有达到4G 的水平,LTE 技术是移动通信和宽带无线接入技术的融合。本文选取了国内外手机天线设计中带宽达到低频LTE700的论文进行分类综述,以手机天线结构为分类标准,分为印刷PIFA 手机天线、PIFA 手机天线和单极手机天线三大类,对每一类别下文献给出的手机天线,主要选取带宽、净空区域、天线大小、天线结构等指标进行分析,对比其设计的手机天线天线的优劣, 找出这些天线带宽能够覆盖低频LTE700所采用的主要方法。
  1 印刷PIFA 型手机天线
  文献[1]设计了一个内置的印刷PIFA 天线,天线结构图如图1 所示。天线所在的手机电路板尺寸为115×60mm2,采用0.8mm厚,相对介电常数为4.4 的FR4 板,天线在电路板上占用的面积为15×35mm2(电路板净空区域不能安装元器件),采用50Ω 微带线馈电。此天线通过在A 点和B 点设置馈电脚和短路脚,在800MHz 处实现了双谐振使天线在低频段能够覆盖LTE700/GSM850/ 900, 低频部分是由E 点右上方的L 型长回路激励的,此天线在右下方的使用了弯曲的L 型短路线拓宽了天线低频段的带宽。D 点处设置一个C=1pF 的电容,使天线产生电容耦合激励,此处到A 点激励了天线的高频段部分,能够覆盖GSM1800/1900/UMTS/ LTE2300/ 2500, 最终此天线通过添加一个电容和一个L 型弯曲回路短路线使其频带覆盖了8 个带宽。
  文献[2]设计了一个印刷PIFA 天线,天线的结构图如图2所示。天线所在的电路板是面积为49×118mm2,厚度为0.6mm的FR4 板,电路板上地的面积为49×100mm2,天线所占的面积
  为18×49mm2(电路板净空区域不能安装元器件)。从结构图中可以看出天线是由较长的弯曲回路贴片、连接回路贴片的L 型短路贴片和较短矩形驱动贴片组成, 其中短矩形贴片激发了天线的高频部分,弯曲回路贴片激发了天线的低频部分,通过在弯曲回路贴片上合适的位置添加一个L 型短路片能够使低频部分的电流产生更好的路径,能够拓宽天线低频部分的带宽,此长回路贴片通过与矩形贴片产生共振最终使天线在高低频段的带宽都能够覆盖LTE700/GSM850/GSM900/GSM1800/GSM1900/UMTS/ LTE2300共7 个频段。

  图2 文献[2]设计的天线结构
  文献[3]设计了一个印刷PIFA 天线,天线所在电路板尺寸为115×60mm2,采用厚度为0.8mm 的FR4 板,电路板上地的
  面积为110×60mm2,天线的尺寸为10×60mm2,高度为3mm,对应地上的净空区域面积为10×60mm2, 此区域不能安装元器件,此天线在左侧采用50Ω 微带线馈电。从图2 中可以看出天
  线从C 点分开为短贴片和长贴片,分别激励天线的高频带宽和低频带宽,从A 点引出的是天线的馈电脚,而在天线右边的长条部分引出L 型短路线连接天线的接地脚B 点,使天线产生双共振,从而激励出所要求高低频段,实测的S11曲线显示此天线能够覆盖LTE700/ GSM850/ 900和GSM1800/ 1900/UMTS/LTE2300/ 2500共八个频段。
  2 PIFA 型手机天线
  文献[4]设计了一个PIFA 天线,天线所在的电路板采用0.8mm厚的FR4 板,面积为60×110mm2,天线所在电路板上地的面积
  为60×100mm2,天线大小为30mm×10mm×5mm,地上的净空区域大小为30mm×10mm,此区域不能安装元器件。此天线是由矩形驱动贴片和弯曲回路切片组成,两者之间产生电容耦合,在弯曲回路贴片上激发了天线的低频部分,能够覆盖GSM850/900, 而矩形贴片部分则激发了天线的高频部分, 能够覆盖GSM1800/ 1900/WCDMA,为了能拓宽天线的带宽,此天线在连接点B 点和接地点C 点之间添加了L=0.12nH 的电感,使此天线在低频段的频率降低,能够覆盖LTE(704-746MHz),而且高频部分的带宽不变, 这种在合适的位置加载电感的方法能够在不增加天线体积的前提下有效地拓宽天线的带宽。
  文献[5]设计了一个PIFA 型MIMO 手机天线,天线所在的手机电路板尺寸为50×100mm2,采用厚度为0.8mm,相对介电常数为4.4 的FR4 板,天线距离电路板的高度为4.8mm,天线
  大小为17mm×9.75mm×0.8mm, 正下方电路板上对应的面积为17mm×9.75mm 的区域为净空区域不能安装元器件。此MIMO 天线是由2 个相同的对称放置在电路板一端的PIFA 天
  线组成,每一个PIFA 天线由一个较大的L 型凹槽和一个较长的弯曲短贴片组成, 前者激发天线的高频部分, 能够覆盖PCS1900(1850~1920MHz) 和WiMAX(3.05~3.65GHz), 后者激发了天线的低频部分能够覆盖LTE(765~785MHz)。
  文献[6]设计了一个PIFA 型手机天线,天线电路板尺寸为50×120mm2, 采用0.8mm 厚的FR4 板, 天线所占的面积为
  24mm×50mm(电路板净空区域不能安装元器件),采用50Ω 微带线馈电。此天线是由天线上面的弯折L 型贴片与下面的T 型贴片组成,其中T 型贴片激发了天线1.05GHz 到1.72Ghz 的高频部分, 上方的短L 形贴片只能激发了到897MHz 的低频部分,但是这两部分贴片由于电容耦合产生谐振,同时又在T 型贴片左侧创造性的添加了L 型贴片,因此产生了4 倍的谐振,使天
  线带宽覆盖了LTE、GSM、DCS、PCS 和WCDMA 五个频段。
  文献[7]设计了一个PIFA 型手机天线,天线所在的电路板尺寸为55×110mm2, 天线的整体大小为46mm ×19mm ×5.5mm,天线下方对应的地上开了L 型和长方形两个凹槽,地上无净空区域。此天线是弯曲折叠的单极子贴片连接一个长方形条形贴片(左边和中间有2 个电路点加载2 个短路脚接地)和U
  型贴片(左上有一个馈电点)组成,这2 部分贴片中间由一个L=
  11.5nH 的电感连接,由于天线采用2 个短路点,拓宽了天线的
  带宽, 天线结构中较长的长方条和弯曲折叠的单极子激发了天线的低频部分,较宽的U 型贴片激发了天线的高频部分,最终天线能够覆盖GSM/DCS/PCS/UMTS/LTE2300/2500/WLAN11.b /IMT-A 共八个频段。
  文献[8]设计了一个PIFA 手机天线,天线电路板采用面积为60×120mm2 的FR4 板, 电路板上天线的整体大小为
  34mm×12mm×6.5mm, 天线下方对应一块净空区域, 面积为12×34mm2,不能安装元器件。此天线是由较宽的驱动单极子贴片和耦合分支贴片组成, 这两部分分别激励了天线的高频部分和低频部分, 驱动单极子贴片使天线的带宽达到698~960MHz,分支贴片使天线的高频部分达到了1710~2690MHz,最终天线能够覆盖LTE700/ GSM850/ GSM900/ DCS1800/PCS1900/UMTS/ LTE2300/ LTE2500共八个频段。
  3 单极子手机天线
  文献[9]设计了一个印刷单极天线,天线所在电路板0.8mm厚的FR4 板,大小为60mm×110mm×0.8mm,电路板上天线尺
  寸为60×15mm2,地的面积为60×95mm2,天线采用50欧姆微带线馈电。此天线是由4 条天线臂组成,分别为L 型天线臂、左
  天线臂、右天线臂和F 型天线臂,除了左天线臂用于阻抗匹配,其他三条天线臂都能激发对应的谐振, 使得天线的带宽能够达到0.72~1.15GHz 和1.45~2.2GHz, 能够覆盖GSM850/ 900,GSM1800/ 1900和UMTS4 个频段。
  文献[10]设计了一个内置单极天线,天线所在电路板粗尺寸为60×115mm2,采用0.8mm 厚的FR4 版,天线位于电路板
  一角切除的长方体区域内,整体大小为10mm×35mm×0.8mm,在电路板中间切除了一个大小为40mm×40mm×0.8mm 的长方体,在切除的部分加载一个同样体积的塑料块,这样使得天线地的形状呈C 型。从文献给出的天线结构图中可以看出此天线是由长贴片,连接长贴片的驱动单级贴片,较短和较长的短路贴片和环形贴片组成, 天线的带宽能够覆盖LTE700/ GSM850/GSM900/ LTE2300/ LTE2500共5 个频段。
  参考文献
  [1]KIN -Lu Wong and Yu -Wei Chang,Internal Eight -bandWWAN/ LTE handset antenna using loop shorting strip andchip-capacitor-loaded feeding strip for bandwidth enhancement,Microwave and Optical Technology Letters,received 28August 2010
  [2]Do -Gu Kang and Youngje Sung,Planar Printed ShortedMonopole Antenna with Coupled Feed for LTE /WWAN MobileHandsets Applications,Hindawi Publishing Corporation,Received28June 2012
  [3]Kin -lu Wong,Wei -Yu Chen,Chun -Yih Wu,and Wei -Yu Li,Small -Size internal Eight -band LTE /WWAN mobile phoneantenna with internal distributed LC matching circuit,2010Wiley Periodicals,Inc,received 25December 2009
  [4]Chih-Hua Chang,Shao-Yu Huang,Wan-Chu Wei,and Pei -JiMa,Small-Size adjustable LTE /WWAN coupled -fed loop antennafor mobile handset applications,Microwave and OpticalTechnology Letters,Received 20March 2014
  [5]Hari Shankar Singh,Pradutt Kumar Bharti,Gaurav KumarPandey,and Manoj Kumar Meshram,A Compact Tri-Band MIMO/Diversity Antenna for Mobile Handset,IEEE CONECCT2013
  [6]Cheol Yoon,Sun -Gook Hwang,Gi -Chan Lee,Woo -Su kim,Hwa -Choon Lee,and Hyo -Dai Park,Broandband AntennaWith Capacitive -Coupling For Mobile Handsets,2013WileyPeriodicals,Inc,Received 23September 2012
  [7]Pengcheng Li,Jin Pan,Deqiang Yang,and Pingzai Nie,A NovelDual-Shorting Point PIFA(GSM850to IMT-A) for Mobile Handset,Hindawi Publishing Corpoeation,received 28June 2013
  [8]Jin Dong,Yong -Chang Jiao,Zi -Bin Weng,Qiao -Na Qiu,andYu-Yu Chen,A Coupled-Fed Antenna for 4G Mobile Handset,Progress In Electromagnetics Research
  [9]Wen -Shan Chen,Bau -Yi Lee,Hung -Ying Lin,Chien -MinCheng,Shih -Chiang Chiu,and Jing -Yen Chen,A Multi -armCoupled-fed Monopole Antenna for WWAN Mobile Systems,PIERS Proceedings,Taipei,March 25-28,2013
  [10]Jui -Han Lu,and Jia -Ling Guo,Small -Size OctabandMonopole Antenna in an LTE /WWAN Mobile Phone,IEEE Antennaand Wireless Propagation Letters__
    

网站统计|优领域|优领域 ( 粤ICP备12011853号-1 )  

GMT+8, 2019-3-21 20:18 , Processed in 0.041031 second(s), 12 queries .

Copyright © 2008-2014 优领域

回顶部