一種用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的雙頻帶印刷偶極子天線(xiàn)

隨著(zhù)人們對通信質(zhì)量和通信設備的集成要求不斷增強。作為通信設備子部件，天線(xiàn)也需要更高的性能以滿(mǎn)足通信系統的需要。截止目前，已有多種形式的天線(xiàn)被研發(fā)和應用。Yi-Chieh Lee等人提出了一種開(kāi)環(huán)形槽的貼片天線(xiàn)，它可以工作在2．4 GHz和5．2GHz兩個(gè)頻段。 Johanna M Steyn，Johan Joubert和Johann W Odendaal展示了一種工作在2．4 GHz和5．2 GHz頻段的DBDP(Dual-Band Dual-Polarized)天線(xiàn)陣。Zhang Q Y，Chu Q X，Wang Y提出了一種帶有集成巴倫的貼片天線(xiàn)，覆蓋了WLAN系統中的3個(gè)頻段。Li X，Yang L，Gong S X，Yang Y J提出了一種偶極子天線(xiàn)，偶極子的兩個(gè)臂上有對稱(chēng)的開(kāi)槽，使得天線(xiàn)可以在3個(gè)頻段上工作。另外還有一些其他形式的天線(xiàn)，比如對數天線(xiàn)，準八木天線(xiàn)等各種形式的天線(xiàn)。而這些天線(xiàn)或因尺寸太大，不便集成和共形，或因結構復雜不便制作。而采用耦合饋電的印刷偶極子天線(xiàn)是一種結構非常簡(jiǎn)單，而且易共形天線(xiàn)，適用于通信終端。
本文介紹了一種可用于WLAN的印刷偶極子天線(xiàn)，采用巴倫來(lái)耦合饋電40 nnn×50 mm的尺寸，結構非常簡(jiǎn)單，覆蓋了WLAN的兩個(gè)頻段(2.4 GHz和5．8 GHz)，適用于WLAN系統。

1 天線(xiàn)結構
由偶極子的工作原理可知，其諧振臂的長(cháng)度約為諧振波長(cháng)的1／4。為了能夠雙頻工作，必須要有能激起兩個(gè)諧振的面電流，對于偶極子就需要有兩對諧振臂。為了縮小天線(xiàn)的尺寸，一般采取彎曲諧振臂使電流長(cháng)度變長(cháng)的方式達到減小天線(xiàn)諧振臂的長(cháng)度。對于WLAN的兩個(gè)頻段2 400～2484 MHz和5 725～5 825MHz。由偶極子的工作原理可知，對應于低頻段f0=2．4GHz的諧振電流長(cháng)度約為31mm，而對應于高頻段f0=5．8 GHz的諧振電流長(cháng)度約為13 mm。此外，饋電方式直接影響著(zhù)天線(xiàn)是否適合集成或共形，采用合理的饋電方式不僅可以縮小天線(xiàn)的尺寸，還可以使天線(xiàn)較容易集成和共形，在整個(gè)通信系統中占用更小的空間。李峰，張福順，焦永昌提出的印刷偶極子采用了集成的巴倫，使天線(xiàn)適合集成和共形。根據以上的設計理論，本文所研究介紹的天線(xiàn)饋電是采用從天線(xiàn)背面耦合饋電的集成巴倫，同時(shí)在天線(xiàn)的諧振臂上開(kāi)槽使得天線(xiàn)可以雙頻工作，該天線(xiàn)是一個(gè)可覆蓋WLAN的高低兩個(gè)頻段的小型雙頻印刷偶極子。
小型雙頻印刷偶極子天線(xiàn)的結構如圖1所示。整個(gè)系統有一對開(kāi)槽的偶極子，巴倫饋電和介質(zhì)板組成。該介質(zhì)板是厚度h=1．0 mm，相對介電常數εr=4．4的FR4介質(zhì)板。

將天線(xiàn)臂沿y軸開(kāi)1個(gè)槽，再沿x軸開(kāi)1個(gè)槽來(lái)滿(mǎn)足WIAN雙頻的要求，由于這兩個(gè)諧振臂距離較近，諧振頻率對這兩個(gè)槽的寬度變化非常敏感，通過(guò)不斷地仿真優(yōu)化，確定它們的寬度分別為3 mm和2mm。饋電微帶線(xiàn)的寬度影響著(zhù)整個(gè)天線(xiàn)系統的匹配，而且饋電線(xiàn)對天線(xiàn)進(jìn)行耦合饋電的位置對謝振頻率和系統匹配也有影響，用商業(yè)軟件Ansofi HFSS對天線(xiàn)進(jìn)行建模、仿真、優(yōu)化之后，得到天線(xiàn)的尺寸(單位：mm)為L(cháng)=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。加工后的天線(xiàn)正反面結構圖，如圖2所示。

2 仿真結果
天線(xiàn)的駐波比仿真和測量結果如圖3(a)所示。駐波比VSWR≤2的阻抗帶寬在2.4GHz頻段測量結果約為650MHz(2．15～2．8GHz約26.26％)比仿真結果580 MHz(2．15～2．73 GHz約23．77％)的帶寬，5．8 GHz頻段的測量結果約為870 MHz(5．19～6．06 GHz約15．47％)與帶寬為850 MHz(5．2～6．05 GHz約15．1l％)仿真結果相近，覆蓋了IEEE802．1l b／g(2．4～2．484 GHz)和IEEE802．11a(5．725～5．825 GHz)所要求的頻段，從仿真結果和測量結果的對比來(lái)看，總體上還是比較符合的，在低頻段的一點(diǎn)不一致應該是由于仿真軟件的數值計算誤差引起的。