随着蜂窝移动通信的迅速发展,手机可以工作在WIFI/WiMAX/3G等越来越多的无线网络中。因此,手机天线必须覆盖更多的工作频段,包括GSM/DCS/PCS/ISM等频段。由于手机日趋小型化、轻薄化的产品需求,硬件设计中为天线预留的空间非常有限,而手机天线又是无线通讯的关键环节,所以许多设计者都在致力于手机天线的小型化和多频带研发。论文针对低剖面内置多频段手机天线的设计和优化展开了研究工作。主要内容包括:1.总结了微带天线的馈电方式及微带天线分析中需注意的表面波效应。讨论了手机天线的方向图等主要特性参数和微带天线分析中常用的原理和方法,详细分析了几种经典的双频、三频PIFA天线以及单极天线在实际的手机设计应用中存在的性能优势与缺陷,并归纳了已经被提出的设计技巧和优化方案。2.针对手机天线要覆盖更多工作频段的通信需求和平面单极天线尺寸小、剖面低、容易在多频段工作等诸多优势,设计了两个内置宽频带单极手机天线。详细阐述了设计的思路与流程,并结合仿真软件进行多次调试、优化,讨论了天线设计中结构体各主要尺寸参数的变动对整体天线性能的影响。最后两个天线均实现了良好的阻抗带宽,可以覆盖GSM/DCS/PCS/UMTS等通讯频段,且其在所覆盖工作频段内呈现出较好的全向性,加之二者低剖面、易封装等特,适合在实际的手机设计中应用。3.详细阐述了阻抗匹配的基本原理,从理论上分析了匹配电路在手机天线设计中应用潜在的优缺点,讨论了利用匹配电路来优化天线性能过程中应遵循的设计准则。详细地介绍了利用CST(Computer Simulation Technology)microwave studio及ADS(Advanced Design System)软件联合仿真,进行天线的匹配电路设计的流程。通过对两个PIFA天线实例进行匹配电路设计,验证了匹配电路在天线性能优化中的优势与弊端,得出结论:匹配电路是手机天线设计中靠调节天线辐射体自身改变天线性能出现瓶颈时的一个新出路,在改变天线体自身无法再优化时,通过匹配电路的加载,可能会给天线性能带来很大的提升。但此种方案并非适用于所有的手机天线,不是所有的既定天线都能通过匹配电路的引入而得到理想的性能提升。匹配电路的选择与设计要综合考虑其给天线射频性能各方面带来的改变。