一種新穎的寬頻帶無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)天線(xiàn)設計

摘要：本文提出一種結構簡(jiǎn)單的、寬帶雙頻、共面波導饋電的單極子天線(xiàn)，本天線(xiàn)采用50歐姆的SMA接頭對其進(jìn)行饋電，印刷集成在一個(gè)22×35mm2的介質(zhì)基板上，覆蓋了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)的2．4-，5．2-，5．8-GHz三個(gè)頻帶，并且具有良好的阻抗匹配特性。此天線(xiàn)的低諧振模式在VSWR2時(shí)的阻抗帶寬為320MHz(2．38到2．70GHz)，滿(mǎn)足了2．4-GHz WLAN工作頻段(2．400-2．484GHz)；此外，天線(xiàn)的高諧振模式在VSWR2時(shí)的阻抗帶寬為2．480GHz(3．580到6．060GHz)，包含了5．2-GHz的HIPERLAN頻段(5．150到5．350GHz)和5．8-GHz的WLAN頻段(5．725到5．852GHz)。
關(guān)鍵詞：共面波導饋電；無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)；雙頻段天線(xiàn)；寬頻帶；低剖面

0 引言
近年來(lái)，隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信和移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)終端設備使用越來(lái)越廣泛，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)也廣泛應用在筆、手機、手持終端、汽車(chē)中。隨著(zhù)IEEE802．11 a(5．15～5．3 5GHz，5．725～5．825GHz)和802．11b／g(2．4～2．4835GHz)標準的提出，WLAN得到了迅猛發(fā)展。與此同時(shí)對WLAN天線(xiàn)的要求也越來(lái)越高，要求其體積小、重量輕、生產(chǎn)加工便捷、天線(xiàn)成本低廉，同時(shí)在功能上要求使用頻寬較寬以及有雙頻性能以同時(shí)達到802．11a／b／g標準要求。所以，近年來(lái)對小型化的多頻段WLAN天線(xiàn)的研究大量涌現。
無(wú)線(xiàn)系統都是用來(lái)傳輸高速數據的，即要求天線(xiàn)具有很高的帶寬。同時(shí)隨著(zhù)電路集成度的提高，系統對天線(xiàn)的體積有著(zhù)苛刻的要求，物理空間的限制成為系統設計必須考慮的重要因素。隨著(zhù)天線(xiàn)尺寸的減小，天線(xiàn)效率會(huì )顯著(zhù)降低，帶寬也會(huì )隨之變窄。如何在天線(xiàn)帶寬等性能受尺寸限制的情況下，設計出寬帶小型化的天線(xiàn)是個(gè)難點(diǎn)。
傳統的單極子天線(xiàn)結構簡(jiǎn)單、容易饋電，但是其工作頻帶很窄，無(wú)法滿(mǎn)足WLAN的頻帶寬度。而且在很多需婁低剖面、緊結構、小型化、易集成的天線(xiàn)的情況下，就更難勝任了。后來(lái)出現了平面單極子天線(xiàn)，雖然滿(mǎn)足了小型化、低剖面問(wèn)題，但是帶寬窄的先天劣勢無(wú)法避免。近些年來(lái)，共面波導饋電的天線(xiàn)在WLAN天線(xiàn)設計中受到了很多的關(guān)注，因為它擁有寬帶、良好的阻抗匹配、簡(jiǎn)單的單層金屬結構、容易與有源器件或者單片微波集成電路(MMIC)合成等特點(diǎn)。在一些現有的該天線(xiàn)設計中，存在小型化、結構簡(jiǎn)單、多頻段和寬頻帶之間的矛盾。本文所提出的天線(xiàn)是在原有基礎上，加入了天線(xiàn)陣的概念，強化了輻射強度的同時(shí)，有效地展寬了頻帶，而且結構簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)大量的仿真優(yōu)化，成功設計出了一種新穎的應用于現代WLAN通信的天線(xiàn)。

1 天線(xiàn)結構設計
本文設計出的天線(xiàn)結構如圖1所示。此天線(xiàn)的輻射面和地面印刷在22×35mm2、相對介電常數εr=4．4的介質(zhì)板上，介質(zhì)板厚度為H=1．6 mm。天線(xiàn)由50 Ω SMA連接器進(jìn)行饋電。天線(xiàn)的輻射單元有兩部分組成，左邊部分包括兩個(gè)W6、L3和W8／2共四個(gè)貼片，產(chǎn)生低諧振頻率，右邊部分包括四個(gè)豎直片和W8／2共五個(gè)貼片，產(chǎn)生高的諧振頻率。根據單極子的工作原理，諧振時(shí)的長(cháng)度為波長(cháng)的四分之一。左邊長(cháng)度(W6+L3+ W8／2)設置為諧振頻率為2．54GHz時(shí)波長(cháng)的四分之一，右邊長(cháng)度(L9+W8／2)設置為諧振頻率為4．82GHz時(shí)波長(cháng)的四分之一。為了加強輻射強度并且增大帶寬，運用天線(xiàn)陣的概念，兩部分都增加了相近的輻射貼片。由于耦合效應的存在，兩部分長(cháng)度需進(jìn)行微調。