基于WLAN的雙頻天線的設計
無線局域網是利用無線技術實現接入以太網的技術,是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。與有線網絡相比,無線局域網的主要優勢是可移動,無需線纜即可接入網絡。無線局域網也存在信號干擾等缺點。目前的無線局域網標準主要有:IEEE 802.11a(5.15~5.35/5.47~5.725/5.725~5.875 GHz),IEEE 802.1lb和802.1lg(2.4—2.5 GHz)。WLAN天線是無線局域網通信系統中的一個關鍵部件,其性能的好壞直接影響到無線通信的質量。國內外對于WLAN天線已經進行了廣泛的研究,提出了很多工作在雙頻段的天線形式,例如偶極天線(Dipole Anten-na), PIFA天線(Planar Inverted-F Antenna),平面單極子天線(Planarl Monopole Antenna),準八木天線(Quari-Yagi antenna)等。這些天線結構簡單、制作成本低,因而非常適合WLAN裝置使用。
文中設計了一種適用于WLAN系統的印刷偶極子天線。它通過印制在FR4介質板上而成,尺寸為90 mm×80 mm。
1 天線結構
設計的雙頻天線結構,如圖1所示。
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天線水平放置在x-z平面,圖1(a)中灰色部分為天線輻射部分,白色部分為介質。圖1(b)中灰色部分為巴倫饋線,白色部分為介質。天線由偶極子陣列組成,振子通過印制在相對介電常數為4.4、厚度0.8 mm的介質板上實現。偶極子的長度和諧振頻率有關,長振子對應低端頻段,短振子對應高端頻段,因此該天線可以工作在2.4/5.8 GHz的雙頻段。一般常用的設計使用半波長或1/4波長作為天線的長度。
通過在Ansoft HFSS中建模、仿真優化之后,得出天線的結構尺寸(單位:mm)為:W1=4,W2=1,W3=7.4,W4=7,Ll=49,L2=9,L3=18.5,La=15.5,Lb=5。
2 仿真結果
天線駐波的仿真結果,如圖2所示。天線諧振于2.4 GHz和5.8 GHz,實現雙頻工作。低端頻段(駐波<2)為2.35~2.47 GHz,帶寬約有120 MHz,覆蓋了IEEE802.1lb/g的工作頻段;高端頻段為5.56~6.07 GHz,帶寬約為510 MHz,覆蓋了IEEE802.11 a的工作頻段。
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該天線的方向圖,如圖3所示。
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由方向圖可以看出該天線在y~z平面內的波束具有雙指向性,主極化好,交叉極化小。
相比文獻中的準八木天線,方向圖具有雙指向性,可以滿足一些對波束指向有要求的應用。
3 結束語
文中設計了一種WIAN雙頻偶極子印刷天線,通過對雙頻印刷天線的仿真、優化,實現了WLAN標準的工作頻段,方向圖有一定的指向性,適用于對波束指向有一定要求的應用。該天線尺寸小,便于集成;性能好,滿足無線局域網通信應用的要求。
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( 發表人:大本 )