WLAN雙頻印刷天線的設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于2．4 GHz和5．8 GHz無線局域網(wǎng)的雙頻天線。天線由4個(gè)印刷偶極子分別組成兩對陣列而成，每一對陣列分別工作在各自的諧振頻率上，從而實(shí)現(xiàn)雙頻。介質(zhì)板背面印刷有巴倫進(jìn)行耦合饋電。該天線具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，成本低、易于集成等優(yōu)點(diǎn)，適用于無線局域網(wǎng)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：無線局域網(wǎng)；雙頻天線；印刷偶極子

    無線局域網(wǎng)是利用無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)接入以太網(wǎng)的技術(shù)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，無線局域網(wǎng)的主要優(yōu)勢是可移動(dòng)，無需線纜即可接入網(wǎng)絡(luò)。無線局域網(wǎng)也存在信號(hào)干擾等缺點(diǎn)。目前的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)通信系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部件，其性能的好壞直接影響到無線通信的質(zhì)量。國內(nèi)外對于WLAN天線已經(jīng)進(jìn)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(zhǔn)八木天線(Quari-Yagi antenna)等。這些天線結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低，因而非常適合WLAN裝置使用。
    文中設(shè)計(jì)了一種適用于WLAN系統(tǒng)的印刷偶極子天線。它通過印制在FR4介質(zhì)板上而成，尺寸為90 mm×80 mm。

1 天線結(jié)構(gòu)
    設(shè)計(jì)的雙頻天線結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

    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(zhì)。圖1（b）中灰色部分為巴倫饋線，白色部分為介質(zhì)。天線由偶極子陣列組成，振子通過印制在相對介電常數(shù)為4．4、厚度0．8 mm的介質(zhì)板上實(shí)現(xiàn)。偶極子的長度和諧振頻率有關(guān)，長振子對應(yīng)低端頻段，短振子對應(yīng)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(shè)計(jì)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(yōu)化之后，得出天線的結(jié)構(gòu)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(jié)果
    天線駐波的仿真結(jié)果，如圖2所示。天線諧振于2．4 GHz和5．8 GHz，實(shí)現(xiàn)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。

    該天線的方向圖，如圖3所示。

    由方向圖可以看出該天線在y～z平面內(nèi)的波束具有雙指向性，主極化好，交叉極化小。
    相比文獻(xiàn)中的準(zhǔn)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(yīng)用。

3 結(jié)束語
    文中設(shè)計(jì)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(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了WLAN標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用。該天線尺寸小，便于集成；性能好，滿足無線局域網(wǎng)通信應(yīng)用的要求。