本文關(guān)鍵詞：基于射頻MEMS開關(guān)的多頻可重構(gòu)天線

  更多相關(guān)文章： 可重構(gòu)天線 開槽 PIFA天線 RF MEMS開關(guān) 多頻段

【摘要】：目前,無線通信系統(tǒng)的重要發(fā)展方向?yàn)樾⌒突?超寬帶和功能多樣化。因此,天線作為無線傳輸系統(tǒng)必不可少的基本部件,一方面被要求擴(kuò)展帶寬,另一方面需要便于攜帶和安裝,傳統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)一般是通過增加天線數(shù)量來實(shí)現(xiàn)多個(gè)頻段的要求,天線的密度不斷提高,由此也帶來了嚴(yán)重的電磁耦合干擾,因此,傳統(tǒng)天線的形式和功能已經(jīng)跟不上系統(tǒng)小型化、電磁兼容等特性的需求。為了克服這一問題,可重構(gòu)天線這個(gè)概念被提出、應(yīng)用和發(fā)展�？芍貥�(gòu)天線是通過加載一個(gè)或者多個(gè)可控制器件對天線的某些性能在一定范圍內(nèi)可重構(gòu)。因此,在可重構(gòu)天線的實(shí)現(xiàn)過程中,需要增加更多的器件對電流進(jìn)行控制,如MEMS (Micro-Electro-Mechanical System,微機(jī)械系統(tǒng))開關(guān)、二極管開關(guān)等。RF MEMS開關(guān)作為最近飛速發(fā)展起來的一種開關(guān)器件,它和傳統(tǒng)的FET(Field Effect Transistor,場效應(yīng)晶體管)開關(guān)及PIN二極管開關(guān)相比其主要優(yōu)點(diǎn)有：插入損耗低、隔離度好、線性化好、低功耗、微波特性好、尺寸小以及易集成。在民用領(lǐng)域,它是可重構(gòu)天線的重要控制元件,在手機(jī)以及其他移動(dòng)通信等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。平面倒F天線(PIFA)是一種手機(jī)內(nèi)置天線,因?yàn)樗w積小、結(jié)構(gòu)緊湊、加工成本低、制作簡單、吸收率低等優(yōu)點(diǎn),在目前的手機(jī)設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。PIFA天線實(shí)現(xiàn)多頻段的方法有很多,一種是通過采用多分支結(jié)構(gòu)使其能夠工作在不同的頻段以達(dá)到多頻化的目的,但是其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,另外一種比較有效的辦法是通過在主輻射面或者地板上開槽,改變電流分布和場分布以實(shí)現(xiàn)多頻化的效果；現(xiàn)有的文獻(xiàn)一種方法是通過在頂層貼片上開槽,實(shí)現(xiàn)PIFA天線的三頻諧振特性,但它的工作帶寬會較窄,不能滿足實(shí)際通信頻段的需要；也有能滿足實(shí)際通信頻段的需要,但是在低頻段,天線的回波損耗較高。另一種方法是在PIFA天線的多個(gè)位置加載可以開關(guān)控制的短路針,通過接通其中一個(gè)或多個(gè)射頻開關(guān)產(chǎn)生多種可能的組合,但是這個(gè)天線在能耗上較高。本文提出一種新型的基于RF MEMS開關(guān)的三頻段可重構(gòu)天線,這個(gè)天線采用的是在地層開槽的方法,相較于其他天線采用頂層貼片開槽的方法,地層開槽比較新穎并且能夠增加天線的帶寬。且天線同軸線饋電,它的可重構(gòu)性的實(shí)現(xiàn)是通過歐姆接觸RF MEMS開關(guān)連接或不連接天線的部分結(jié)構(gòu),改變天線地層的諧振回路的物理長度,以達(dá)到改變其共振頻率的目的。這個(gè)天線有三個(gè)工作模式,分別對應(yīng)203、498和910MHz這頻段,其相對帶寬分別是18%、10%和8%,能滿足實(shí)際通信頻段和增益的需求。
【關(guān)鍵詞】：可重構(gòu)天線 開槽 PIFA天線 RF MEMS開關(guān) 多頻段
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN820
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 論文背景和研究意義16-18
• 1.1.1 射頻MEMS開關(guān)的研究意義16-17
• 1.1.2 可重構(gòu)天線的研究意義17-18
• 1.2 國內(nèi)外研究歷史和現(xiàn)狀18-22
• 1.2.1 MEMS開關(guān)的研究歷史與現(xiàn)狀18-20
• 1.2.2 頻率可重構(gòu)天線的研究歷史與現(xiàn)狀20-22
• 1.3 論文各章節(jié)的主要內(nèi)容22-24
• 第二章 RF MEMS開關(guān)的理論方法分析與模擬仿真24-37
• 2.1 MEMS開關(guān)的基本工作原理24-25
• 2.2 射頻MEMS開關(guān)的分類及兩類典型MEMS開關(guān)的工作原理25-31
• 2.2.1 電容式射頻MEMS開關(guān)的工作原理25-28
• 2.2.2 接觸式射頻MEMS開關(guān)的工作原理28-31
• 2.3 提出方案31-34
• 2.4 射頻MEMS開關(guān)的仿真分析34-36
• 2.4.1 仿真軟件的介紹34
• 2.4.2 開關(guān)的仿真模型34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 射頻MEMS開關(guān)的加工工藝設(shè)計(jì)37-47
• 3.1 一般的MEMS加工工藝37-40
• 3.1.1 表面微加工技術(shù)37-38
• 3.1.2 擴(kuò)散和離子注入38
• 3.1.3 鍵合技術(shù)38
• 3.1.4 金屬化38-39
• 3.1.5 化學(xué)氣相淀積和等離子淀積39-40
• 3.1.6 裝配和封裝40
• 3.2 懸臂梁MEMS開關(guān)的工藝選取40-43
• 3.2.1 絕緣介質(zhì)膜工藝選取40-42
• 3.2.2 金屬膜工藝選取42
• 3.2.3 犧牲層材料的選取42-43
• 3.3 MEMS開關(guān)工藝流程43-45
• 3.4 MEMS開關(guān)的實(shí)測結(jié)果45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 PIFA天線的理論方法分析與模擬仿真47-61
• 4.1 PIFA天線的演變進(jìn)程47-48
• 4.2 PIFA天線的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)48-49
• 4.3 PIFA天線的特性分析49-53
• 4.3.1 PIFA天線的傳輸線特性近似分析49-50
• 4.3.2 PIFA天線的空腔模型近似分析50-51
• 4.3.3 PIFA天線的輻射特性近似分析51-53
• 4.4 PIFA天線的模擬仿真分析53-58
• 4.4.1 PIFA天線的仿真模型圖53-54
• 4.4.2 PIFA天線的帶寬影響因素54-56
• 4.4.3 各參數(shù)對PIFA天線特性的影響56-58
• 4.5 PIFA天線的多頻實(shí)現(xiàn)方法58-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第五章 基于MEMS開關(guān)的PIFA天線設(shè)計(jì)理論方法分析與模擬仿真61-69
• 5.1 多頻PIFA天線的基本理論與本文設(shè)計(jì)的天線的提出61-64
• 5.1.1 多頻PIFA天線的基本理論61-62
• 5.1.2 PIFA天線地層開槽方法62-63
• 5.1.3 PIFA頂層貼片斜邊的方法63
• 5.1.4 本文設(shè)計(jì)的天線的提出63-64
• 5.2 頻率可重構(gòu)PIFA天線的設(shè)計(jì)64-66
• 5.3 頻率可重構(gòu)PIFA天線的仿真結(jié)果分析66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文74

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