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手机双频天线及射频前端低噪声放大器的研制

作　者: 孙安兵
导　师: 栾秀珍
学　校: 大连海事大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 双频天线小型化低噪声放大器手机电磁仿真软件
分类号: TN722.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 337次
引　用: 1次
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内容摘要

随着手机应用的广泛普及,对手机天线性能和体积要求越来越高。由于手机内部的空间狭小,环境复杂,使得手机天线的小型化、多频段技术已经成为很多研究人员所致力研究的内容。因为工作在GSM900/DCS1800的双频手机可以实现GSM900网和DCS1800数字通信网之间的自由切换,保证通话的畅通,因此有着广泛的应用前景。而天线是双频手机的关键部件,因此研制工作在GSM900/DCS1800波段的小型双频手机天线是非常有意义的。随着无线通讯的发展,使用功率辐射小、作用距离远的通信工具已成为各通信运营商和通讯设备制造商的普遍要求,这使得在多数情况下有用信号都是非常微弱的,因此,研制能放大有用信号而同时避免恶化信噪比的低噪声放大器(LNA)是非常有意义的本文在查阅了大量参考资料的基础上,基于手机内置天线的基本原理,对手机PIFA天线进行了详细的分析研究。在此基础上,提出了一款工作在GSM900/DCS1800频段的双频手机天线,并用HFSS仿真软件对天线进行了仿真优化,根据优化结果对天线进行了实际的加工和测试。测试结果表明,该双频手机天线的工作带宽范围为:880MHz-960MHz(GSM)和1710MHz-1880MHz(DCS),满足设计要求。另外,本文还设计了一款工作在1800MHz的低噪声放大器。基于低噪声放大器的基本原理和设计方法,给出了初步的设计结果。在此基础上,运用ADS仿真软件优化了电路参数,根据优化结果对低噪声放大器进行了实际的加工和测试,仿真和测试结果表明,该放大器在1.8GHz时噪声系数为1.387,在1800MHz频段上的输入回波损耗参数为-9.40dB,增益为9.44dB,很好地满足了设计要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-13
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 手机天线以及低噪声放大器  11-12
  1.3 论文中主要的内容和章节安排  12-13
第2章微带天线  13-22
  2.1 天线的基本原理  13-16
    2.1.1 天线的基本概念  13-14
    2.1.2 电磁场基本方程  14
    2.1.3 天线的电参数  14-16
  2.2 微带天线的辐射原理  16-17
  2.3 微带天线的分析方法  17-22
第3章内置天线  22-31
  3.1 电小天线原理和分析  22-24
    3.1.1 电小天线的概念  22
    3.1.2 电小天线的特点  22-24
  3.2 手机PIFA天线的分析  24-31
    3.2.1 PIFA天线的基本结构  24-25
    3.2.2 PIFA天线的近似  25-26
    3.2.3 PIFA天线的特性  26-28
    3.2.4 接地面尺寸对天线性能的影响  28
    3.2.5 短路片和基片之间的位置关系对天线性能的影响  28
    3.2.6 多频段的实现  28-31
第4章线性低噪声放大器  31-39
  4.1 RF放大器的分类  31
  4.2 放大器的特性  31-35
    4.2.1 功率增益  31-32
    4.2.2 噪声特性  32-33
    4.2.3 稳定性  33-35
  4.3 低噪声放大器的设计  35-39
    4.3.1 二端口噪声参数定义  35-36
    4.3.2 资用功率增益设计法  36-37
    4.3.3 资用功率增益设计法的设计步骤  37-39
第5章电磁仿真软件简介  39-41
  5.1 HFSS简介  39-40
  5.2 ADS简介  40-41
第6章 PIFA天线和低噪声放大器的设计制作  41-58
  6.1 PIFA天线设计  41-47
    6.1.1 手机GSM双频天线  41
    6.1.2 PIFA天线特点  41
    6.1.3 PIFA天线设计考虑  41-42
    6.1.4 天线的仿真设计及加工测试  42-47
  6.2 低噪声放大器设计  47-58
    6.2.1 FET的选择  48-50
    6.2.2 LNA的ADS仿真设计  50-54
    6.2.3 LNA的实际制作和测试  54-58
结论  58-59
参考文献  59-62
致谢  62-63
研究生履历  63

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