【正文】 須很高?？梢?jiàn)，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的無(wú)線電設(shè)備，沒(méi)有天線也就沒(méi)有無(wú)線電通信。同時(shí)，天線具有互易性，即天線在發(fā)射模式和接收模式具有相同的方向性。⑸提出了一種T形的雙頻（GSM/DCS）手機(jī)PIFA天線，並利用HFSS模擬軟體進(jìn)行模擬分析，得出相關(guān)的結(jié)論。⑶介紹了手機(jī)天線設(shè)計(jì)相關(guān)要求，詳細(xì)討論了實(shí)現(xiàn)天線小型化、多頻的方法。本文主要內(nèi)容包括：⑴介紹了手機(jī)天線發(fā)展歷史及發(fā)展現(xiàn)狀。本文的研究物件是手機(jī)平面倒F型天線（PIFA）。這些工作，在本論文的下面有較詳盡的闡述。而且針對(duì)新的通訊技術(shù)，還可能使用MIMO或分集等新技術(shù)來(lái)提升資料和OTA（Over The Air）性能。但是這個(gè)任務(wù)卻很難完成。使用者不同的操作習(xí)慣也會(huì)影響天線的性能。甚至還得考慮手機(jī)在口袋中，在桌面上等不同的方位，不同的環(huán)境下的工作狀態(tài)。特別是在手持移動(dòng)設(shè)備上，由於空間有限，使得多天線的設(shè)計(jì)有諸多困難?，F(xiàn)在的手機(jī)佈局非常緊湊：不僅集成了話筒、揚(yáng)聲器、顯示幕、電池、天線等必備器件，還有攝像頭、藍(lán)牙、WLAN等不同應(yīng)用。薄如名片的手機(jī)越來(lái)越受寵，天線盡可能的被隱藏起來(lái)，過(guò)去一款天線可以在若干型號(hào)的手機(jī)上面使用。時(shí)過(guò)境遷，時(shí)間進(jìn)入了二十一世紀(jì)。在上個(gè)世紀(jì)，作為手機(jī)天線工程師還是一件比較輕鬆的事情。1901年義大利科學(xué)家馬可尼試驗(yàn)越洋通信的成功，開(kāi)創(chuàng)了無(wú)線電技術(shù)的新紀(jì)元[4]。近代電磁學(xué)經(jīng)歷了三百多年的發(fā)展過(guò)程。所以天線就成為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)必不可少的設(shè)備之一。因此對(duì)於手機(jī)天線設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，充分認(rèn)識(shí)天線的重要性，全面了解手機(jī)天線的基本理論知識(shí)、設(shè)計(jì)方法和技巧以及能熟悉運(yùn)用模擬軟體對(duì)手機(jī)天線進(jìn)行模擬分析是非常重要的。同時(shí)，要求系統(tǒng)輻射低功率且能提供話音和資料的可靠連接。手機(jī)作為無(wú)線通訊系統(tǒng)中的一個(gè)基本組成部分，其天線的設(shè)計(jì)也備受關(guān)注，近年來(lái)得到迅猛發(fā)展。移動(dòng)通信系統(tǒng)的不斷升級(jí)換代給天線提供了新的指標(biāo)要求，小型化，低剖面，寬頻帶，低成本，且易於與系統(tǒng)集成等成為現(xiàn)在天線設(shè)計(jì)師需要考慮的主要因素。天線作為通信系統(tǒng)的前端，是輻射和接收電磁波的系統(tǒng)部件。在手機(jī)需求持續(xù)增長(zhǎng)的帶動(dòng)下，2011年全球手機(jī)銷量已超過(guò)16億部，預(yù)計(jì)2015年將達(dá)到18億部，手機(jī)行業(yè)前景廣闊，發(fā)展空間巨大。快速增長(zhǎng)的手機(jī)用戶數(shù)，構(gòu)成手機(jī)需求持續(xù)增長(zhǎng)的重要?jiǎng)恿?。在這些設(shè)備中，手機(jī)又是使用較為頻繁的通訊工具。無(wú)線通訊是移動(dòng)通信最重要的通信手段之一。近三十年來(lái)，移動(dòng)通信經(jīng)歷了第一代AMPS、TACS和NMT等系統(tǒng)，第二代GSM、DCS和窄帶CDMA系統(tǒng)，直到目前剛剛商業(yè)化的TDSCDMA、WCDMA、CDMA2000和Wimax等第三代系統(tǒng)[1]。最後，根據(jù)該天線模型結(jié)構(gòu)製作實(shí)物，通過(guò)測(cè)試和不斷優(yōu)化，得出結(jié)果與模擬結(jié)果相一致，可作為實(shí)際應(yīng)用中手機(jī)天線。最後，討論了該天線的高度H和貼片突出的長(zhǎng)度對(duì)天線性能的影響。論文論述了天線的基本概念和參數(shù)指標(biāo)，討論了手機(jī)PIFA天線的基本結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)多頻段的設(shè)計(jì)方法。隨著不同用途的需求，對(duì)手機(jī)天線性能的要求越來(lái)越高，準(zhǔn)確分析PIFA天線的物理尺寸和性能參數(shù)的關(guān)係有越來(lái)越重要的作用。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）手機(jī)平面倒F型天線（PIFA）的模擬分析 學(xué) 院 物理與光電工程學(xué)院 專 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 年級(jí)班別 2008（2）班 學(xué) 號(hào) 3108009196 學(xué)生姓名 鄭耀華 指導(dǎo)教師 吳多龍 2012年6月手機(jī)平面倒F型天線（PIFA）的模擬分析 鄭耀華 物理與光電工程學(xué)院摘要 移動(dòng)通信的迅猛發(fā)展，對(duì)應(yīng)用於手機(jī)的天線提出了小型化、寬頻帶、多頻段工作等要求。而平面倒F天線(Planar InvertedF Antenna, PIFA)因其具有體積小、重量輕、剖面低、可內(nèi)置、且易於加工等突出的結(jié)果特點(diǎn)以及能實(shí)現(xiàn)寬頻帶和多頻段的特性而在手機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)此，本文利用Ansoft HFSS模擬軟體研究了初始設(shè)定物理尺寸下PIFA天線的各個(gè)性能指標(biāo)，並分析相關(guān)參數(shù)對(duì)天線性能影響。在瞭解軟體Ansoft HFSS的天線模擬功能和模擬流程的基礎(chǔ)上，對(duì)一種雙頻（GSM/DCS）PIFA天線的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了模擬分析。本文的工作，不僅對(duì)手機(jī)PIFA天線的工程設(shè)計(jì)提出了一種有效模型結(jié)構(gòu)，而且證實(shí)了使用Ansoft HFSS模擬軟體的天線模擬功能，能夠在其它更為複雜的天線工程設(shè)計(jì)中，進(jìn)行更多的方案比較並縮短設(shè)計(jì)週期，降低研製成本。關(guān)鍵字：PIFA，手機(jī)天線，HFSS，雙頻，模擬分析AbstractWith the rapid development of mobile munication, properties of miniaturization, broadband and multifrequency for antennas in mobile phone are demanded. And planar invertedF antenna (PIFA) ing out during these years has been rapidly and widely adopted because it has the structural advantages of small size, light weight, low profile, internally equipped, easily fabricated and mounted on the carrier. But, with the increased demands of antenna quality for different purposes, how to analyze the physical sizes and performance parameters of mobile phone antenna will be more and more important. So, this thesis used Ansoft HFSS software to do research about various performance indicators of PIFA in the initial settings of physical sizes, and analyze the related parameters for the influence on the performance of the antenna.The thesis introduced basic concepts and parameters of antenna, and discussed the basic structure and design of multiband about the PIFA antennas of mobile phone. Be familiar with simulation function and simulation process of Ansoft HFSS software, did simulation analysis about the design of a dualband(GSM/DCS) PIFA antenna. Lastly, the proposed antenna is experimentally studied, and effects of the height of the antenna and the extended toppatch portion on the performance of the antenna are discussed. The work of this thesis, not only provided an effective model structure of engineering optimized design of PIFA antenna, but also confirmed that functional simulation of Ansoft HFSS software can do optimization on design in more plex antenna projects, pared to more programs, it will ensure the precision and reduce the design cost. Finally, according to the antenna structure making physical model, through the test and continuous optimization, to obtain the result is consistent with simulation results and can be used as mobile phone in practical application.Key words：PIFA, Mobile Phone Antenna, HFSS, dual frequency, Simulation analysis目 錄1 緒論 1 1 2 32 手機(jī)天線基本理論知識(shí) 4 手機(jī)天線的輻射電磁波原理 4 手機(jī)天線特性的主要參數(shù) 5 頻帶寬度 5 輸入阻抗 6 效率 6 方向圖 7 增益 8 手機(jī)天線設(shè)計(jì)的要求 8 手機(jī)天線的不同種類和性能對(duì)比 9 外置天線 9 內(nèi)置天線 10 手機(jī)PIFA天線設(shè)計(jì)方法…………………………………………………………….. 11 PIFA天線的由來(lái)和基本結(jié)構(gòu) 12 有關(guān)PIFA天線的若干定性結(jié)論 13 多頻段工作的實(shí)現(xiàn) 143 一種雙頻（GSM/DCS）PIFA天線的設(shè)計(jì)與仿真 17 Ansoft HFSS軟件介紹和仿真流程 17 一種適用GSM/DCS手機(jī)的PIFA天線設(shè)計(jì)與仿真分析 20 天線結(jié)構(gòu)模型及分析 20 HFSS仿真結(jié)果與分析 23 天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)天線性能的影響分析 28 天線的制作和測(cè)試 29 天線模型制作與測(cè)試過(guò)程 29 測(cè)試結(jié)果與分析 31結(jié)論和展望 34參考文獻(xiàn) 35致謝 3636 / 421 緒論 課題研究背景及意義移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今世界上發(fā)展最快、最富有活力的領(lǐng)域之一。移動(dòng)通信技術(shù)使人們?cè)谌魏螘r(shí)間和地點(diǎn)能互相保持聯(lián)繫，正逐步改變?nèi)藗兊纳罘绞胶退季S模式。目前，無(wú)線通訊系統(tǒng)發(fā)展迅速，手持無(wú)線終端設(shè)備在人們?nèi)粘Ｉ钪衅鹬匾饔?。隨著移動(dòng)通信網(wǎng)路覆蓋範(fàn)圍的不斷擴(kuò)大，截止2009年年低，全球手機(jī)用戶數(shù)已超過(guò)46億，同時(shí)。同時(shí)，在通信技術(shù)、電子技術(shù)快速發(fā)展的背景下，手機(jī)功能日益強(qiáng)大，成本、售價(jià)逐步下降，手機(jī)用戶的平均換機(jī)週期明顯縮短，龐大的換機(jī)需求是手機(jī)市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展和手機(jī)普及率的提高，手機(jī)天線技術(shù)也不斷進(jìn)步。天線性能的優(yōu)劣，對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的總體性能起著非常重要的作用，一副高性能的天線能放寬系統(tǒng)的要求且改善整個(gè)系統(tǒng)的性能。移動(dòng)通信成為現(xiàn)代天線發(fā)展的主要源動(dòng)力，沒(méi)經(jīng)過(guò)充分設(shè)計(jì)的常規(guī)天線形式常常不能滿足新的系統(tǒng)要求[2]。大多數(shù)情況下，終端天線安裝於一個(gè)小的塑膠盒