5G移动终端多天线技术

紧跟技术发展潮流，系统介绍前沿的5G移动终端多天线设计技术，集结众多设计实例 特征模分析法、MIMO多天线设计、相控阵波束扫描天线设计

移动通信的飞速发展驱动着移动终端天线技术的持续创新。本书详细介绍移动终端天线的基础理论、设计方法和物理形态实现，内容从5G 移动终端单天线到双天线和多天线，从单频段到双频段和多频段，从固定单波束到可变多波束，均有涉猎。本书在宽频段小型化天线、Sub-6 GHz 天线、毫米波相控阵天线方面给出众多的设计实例，可为5G 移动终端天线设计提供理论支撑和技术参考。 本书可作为高等院校电子信息工程、通信工程等专业师生的参考书，也可供移动终端天线研发工程师及无线通信领域的相关从业人员阅读。

邓长江 北京理工大学集成电路与电子学院副教授、博士生导师，IEEE 高 级会员，获EMTS 青年科学 家奖等奖项。研究方向为移动终端天线、智能超表面、基站天线等。发表SCI 论文五十余篇，获得国家发明专利授权十六项，出版学术专著一 部。承担国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目。担任IET Microwaves，Antennas &Propagation 副主编、《遥测遥控》青年编委。博士论文入选中国电子学会优 秀博士学位论文。 冯正和 清华大学电子工程系教授，中国电子学会会士，IEEE 会士。曾任清华大学电子工程系主任、原微波与数字通信国家重点实验室副主任，中国电子学会常务理事、中国电子学会微波学会主任委员等。长期从事电磁场理论、天线及天线阵列和无线通信等领域的教学和科研工作，先后承担国家自然科学基金、973 计划、863 计划等项目。发表论文三百余篇，获省部级科技奖励四项。

第1 章 移动终端天线概述 1 1.1  移动通信的发展.  1 1.1.1  移动通信的特点.  1 1.1.2  移动通信的标准划分.  3 1.2  移动终端天线的演进.  4 1.2.1  天线结构的变化.  5 1.2.2  天线频段的变化.  6 1.2.3  天线数量的变化.  8 1.3  手机内多天线布局.  8 1.4  多天线系统的典型工作方式  10 1.5  工业界的手机产品实例.  13 参考文献  15 第2  章 移动终端天线的基础理论.  17 2.1  天线基本参数  17 2.1.1  电路特性参数  18 2.1.2  辐射特性参数  21 2.1.3  移动终端天线特有参数  24 2.2  天线模式  26 2.2.1  模式的理论基础.  27 2.2.2  线天线模式  28 2.2.3  面天线模式  28 2.2.4  体天线模式  29 2.2.5  多模式协同  29 2.3  典型移动终端天线形式.  30 2.3.1  单极子天线  30 2.3.2  PIFA  31 2.3.3  槽天线.  32 2.3.4  环天线.  32 2.4  MIMO 天线解耦原理.  33 2.4.1  天线耦合来源  33 2.4.2  添加谐振结构形成阻带  34 2.4.3  引入受控耦合实现能量对消.  36 2.4.4  通过模式正交解耦.  37 2.5  相控阵天线波束扫描原理.  38 2.5.1  一维等间距直线阵方向图  39 2.5.2  相控阵天线的散射特性参数.  40 2.5.3  相控阵天线的典型单元形式.  41 参考文献  43 第3  章 5G 移动终端单天线设计.  45 3.1  Smith 圆图.  45 3.1.1  Smith 圆图的组成  46 3.1.2  Smith 圆图的性质  49 3.1.3  为什么Smith 圆图比回波损耗提供的信息多  49 3.2  阻抗匹配  51 3.2.1  集总元件的作用.  51 3.2.2  单频段阻抗匹配.  52 3.2.3  双频段阻抗匹配.  53 3.3  单天线研究现状.  54 3.3.1  元件加载技术  54 3.3.2  多谐振体技术  55 3.3.3  容性耦合馈电技术.  55 3.3.4  频率可重构技术.  56 3.4  八频段平面型移动终端天线  56 3.4.1  天线几何结构  56 3.4.2  设计过程分析  57 3.4.3  关键参数分析  59 3.4.4  实验结果.  60 3.5  基于完整金属边框的七频段天线  62 3.5.1  金属边框的本征模.  63 3.5.2  金属边框模型的激励.  66 3.5.3  实物模型验证  68 3.5.4  头手模型的影响.  70 3.6  频率可重构的移动终端天线  72 3.6.1  基于变容二极管的可重构天线.  72 3.6.2  关键参数分析  73 参考文献  75 第4  章 5G 移动终端双天线设计.  78 4.1  双天线研究现状.  78 4.1.1  900 MHz 频段双天线解耦  78 4.1.2  1800 MHz 频段双天线解耦  79 4.1.3  双频段双天线解耦.  79 4.2  900 MHz 频段基于特征模的双天线设计.  80 4.2.1  金属边框天线建模.  80 4.2.2  本征模改造  81 4.2.3  添加外部激励源.  83 4.3  1800 MHz 频段基于特征模的双天线设计.  85 4.3.1  手机地板的本征模.  86 4.3.2  双天线配置  87 4.3.3  宽频段MIMO 天线设计.  91 4.3.4  实物加工验证  94 4.3.5  用户行为的影响.  96 参考文献  97 第5  章 5G 移动终端多天线设计.  100 5.1  MIMO 多天线研究现状.  100 5.1.1  线天线.  100 5.1.2  面天线.  102 5.2  基于奇偶模理论的高隔离天线对  102 5.2.1  两个面对面天线单元的模式分集.  102 5.2.2  紧凑型两端口馈电网络设计.  104 5.2.3  实物加工验证  107 5.2.4  共模/差模方法扩展  109 5.3  覆盖3300～6000 MHz 频段的天线对.110 5.3.1  天线结构110 5.3.2  工作原理111 5.3.3  实验结果113 5.4  四单元聚合的多天线模块115 5.4.1  两个紧密排列单元的解耦.115 5.4.2  多天线模块设计.  121 5.4.3  模型扩展.  124 5.5  覆盖3.5/4.9 GHz 双频段的天线对  125 5.5.1  单频段天线对  125 5.5.2  双频段使用同一个电感解耦.  127 5.5.3  使用单分支产生双频段  129 5.5.4  双频段MIMO 天线设计.  131 参考文献  134 第6  章 5G 移动终端毫米波相控阵天线设计  139 6.1  毫米波频段特点和通信需求  139 6.2  移动终端毫米波相控阵天线研究现状  140 6.2.1  边射相控阵天线.  140 6.2.2  端射相控阵天线.  141 6.2.3  毫米波天线与低频段天线集成.  142 6.3  基于极化合成的双极化端射相控阵天线.  143 6.3.1  天线单元设计  143 6.3.2  工作机制及性能.  145 6.3.3  双极化多波束端射相控阵天线阵列  148 6.3.4  仿真和测试结果.  151 6.4  双极化小净空端射相控阵天线  153 6.4.1  天线阵列结构  154 6.4.2  单个天线单元工作机制及性能.  156 6.4.3  四元阵列及解耦结构设计  158 6.4.4  仿真和测试结果.  160 6.5  双极化单层端射相控阵天线  163 6.5.1  天线阵列结构  164 6.5.2  仿真和测试结果.  169 6.6  双极化贴片与介质棒相控阵天线  171 6.6.1  毫米波双极化贴片相控阵天线阵列  172 6.6.2  毫米波双极化介质棒相控阵天线阵列  176 6.7  集成PIN 二极管的相控阵天线  182 6.7.1  串馈波束扫描天线设计  182 6.7.2  5G 移动终端中的空间覆盖  188 6.8  Sub-6 GHz 天线与毫米波天线集成.  190 参考文献  193 中国电子学会简介.  198