一种用于无线局域网的双频带印刷偶极子天线
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2020-10-23
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一种用于无线局域网的双频带印刷偶极子天线一种用于无线局域网的双频带印刷偶极子天线
介绍了一种运用于无线局域网的小型化印刷偶极子天线，它采用对偶极子两个臂开槽结构，使其获得双频带和小型化的特性。采用基于耦合馈电的巴伦馈电方
式，使天线具有宽带匹配、结构简单、制作方便、易于集成到无线通信设备中的优点。仿真结果表明，在2．4GHz和5．8GHz两个频带的带宽分别为
590MHz(2．13～2·72GHz约24．33％)和700MHz(5．24～5．94GHz约12．52％)，而且方向图比较理想。该天线的主要优点是结构简单、体积小、低剖面、
成本低、易共形，能够满足WLAN的需要。
随着人们对通信质量和通信设备的集成要求不断增强。作为通信设备子部件，天线也需要更高的性能以满足通信系统的需要。截止目前，已有多种形式的天线被研发和应用。Yi-
Chieh Lee等人提出了一种开环形槽的贴片天线，它可以工作在2．4 GHz和5．2GHz两个频段。 Johanna M Steyn，Johan Joubert和Johann W Odendaal展示了一种工作在2．4
GHz和5．2 GHz频段的DBDP(Dual-Band Dual-Polarized)天线阵。Zhang Q Y，Chu Q X，Wang Y提出了一种带有集成
本文介绍了一种可用于WLAN的印刷偶极子天线，采用巴伦来耦合馈电40 nnn×50 mm的尺寸，结构非常简单，覆盖了WLAN的两个频段(2.4 GHz和5．8 GHz)，适用于WLAN
系统。
1 天线结构天线结构
由偶极子的工作原理可知，其谐振臂的长度约为谐振波长的1／4。为了能够
小型双频印刷偶极子天线的结构如图1所示。整个系统有一对开槽的偶极子，巴伦馈电和介质板组成。该介质板是厚度h=1．0 mm，相对介电常数εr=4．4的FR4介质板。
将天线臂沿y轴开1个槽，再沿x轴开1个槽来满足WIAN双频的要求，由于这两个谐振臂距离较近，谐振频率对这两个槽的宽度变化非常敏感，通过不断地仿真优化，确定它们的
宽度分别为3 mm和2mm。馈电微带线的宽度影响着整个天线系统的匹配，而且馈电线对天线进行耦合馈电的位置对谢振频率和系统匹配也有影响，用商业软件Ansofi HFSS对天
线进行建模、仿真、优化之后，得到天线的尺寸(单位：mm)为
L=50，L1=44，L2=21，L3=6，L11=9，L12=16，L13=21，L14=13，W=40，W1=2，W2=20，W3=9，W4=4，W5=4，W6=3，W11=1，W12=1．5，W13=1．5，W14=2．5。
加工后的天线正反面结构图，如图2所示。
2 仿真结果仿真结果
天线的驻波比仿真和测量结果如图3(a)所示。驻波比VSWR≤2的阻抗带宽在2.4GHz频段测量结果约为650MHz(2．15～2．8GHz约26.26％)比仿真结果580 MHz(2．15～2．73
GHz约23．77％)的带宽，5．8 GHz频段的测量结果约为870 MHz(5．19～6．06 GHz约15．47％)与带宽为850 MHz(5．2～6．05 GHz约15．1l％)仿真结果相近，覆盖了
IEEE802．1l b／g(2．4～2．484 GHz)和IEEE802．11a(5．725～5．825 GHz)所要求的频段，从仿真结果和测量结果的对比来看，总体上还是比较符合的，在低频段的一点不
一致应该是由于仿真软件的数值计算误差引起的。
当天线工作2．4 GHz频段时，辐射有长的谐振臂产生，此时沿长臂的电流长度约30 mm，非常接近该频段工作波长的1／4。而当天线工作于5．8 GHz频段时，辐射由短的谐振
臂产生，此时沿短臂的电流长度约为14 mm，也非常接近该频段的工作波长的1／4。仿真的结果符合开槽前的理论预期，所以对偶极子臂按文中的方式开槽可以使天线双频工
作，满足WLAN的频带要求。
该天线的
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