无线局域网中天线的研究与设计

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随着社会的发展,无线局域网通信在人们的生活中发挥着愈来愈重要的作用。无线局域网的工作频段有IEEE802.11b/g规定的2.4GHz频段(2.4-4.484GHz)、IEEE802.11a规定的5.2GHz频段(5.15-5.35GHz)和5.8GHz频段(5.725-5.825GHz)。天线作为无线局域网通信的终端,也必须进行不断的创新、发展。现在,各种通信电路都趋向于小型化集成化发展,这些都给天线设计者带来了相当大的挑战。因此,无线局域网双频段小型化天线的研究具有非常重要的意义。在无线局域中比较常见的天线有平面倒F天线和平面单极子天线两种。这些天线的小型化设计都是采用的传统方法,有基于辐射理论的提高介质的介电常数,基于镜像原理的短路加载,和改变电流路径的曲流技术等。这些技术都有效的减小了天线辐射贴片的尺寸。无线局域网中常见的多层贴片技术、单层单贴片和单层双贴片等双频段技术都可以产生满足无线局域网要求的双频天线。本文对近几年无线局域网双频段天线的小型化技术进行对比,并着重对无线局域网双频天线的小型化进行设计分析,创新设计了一种在微带馈线上加开路微带枝节的技术,使双频天线整体尺寸变小,达到小型化的目的。   本文中设计的极小型无线局域网双频段天线是建立在1mm厚的聚四氟乙烯介质基板上,采用50欧姆的微带线进行馈电的。天线的辐射部分采用的是一种新型的两个同心开口环相连接的结构来产生两个频段的谐振,满足WLAN通信的应用。辐射部分的尺寸只有不到8*8mm2,采用微波电路的匹配理论来减小天线的介质基板和地板的尺寸,从而使天线的总尺寸减小。文中对天线没有微带臂时的阻抗进行分析,创新设计出了一种在天线的微带线两边加开路微带枝节的方法,将天线的较高工作频段的阻抗匹配到WLAN所需要的频段。通过电流分析以及对开路微带臂的长度参数扫描,最终得出天线所加开路微带臂的最佳长度为2mm。这样,天线的总尺寸缩小为9×24×1mm3,比所阅读文献中的此类最小天线的一半还小。最后,加工实物,对天线的回波损耗、方向图和增益也分别进行了仿真和测量。在天线的实物测量结果中,天线的回波损耗小于-10dB的两个工作频段都满足WLAN的要求。天线的方向图在工作频段的x-z平面上的辐射具有全向特性。天线在两个高工作频段的增益也适当的满足要求。
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