設計和仿真無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)設備(WLAN)天線(xiàn)

通過(guò)采用極化分集技術(shù)，可以用低成本PCB基片制造具有良好接收機性能的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)設備(WLAN)天線(xiàn)。

本文將描述如何使用最新的三維電磁場(chǎng)（EM）仿真工具來(lái)設計和仿真一對2.4 GHz正交極化的印刷偶極子天線(xiàn)，同時(shí)預測表面電流和相關(guān)的遠場(chǎng)輻射圖。

與目前很多同一主題的文章不同，本文論述如何通過(guò)使用EM電路協(xié)同仿真，綜合考慮用于天線(xiàn)極化切換的基帶電路元件的效應。采用本文所描述的方法，設計人員可從線(xiàn)性或非線(xiàn)性電路仿真中直接對天線(xiàn)激勵，而無(wú)須手動(dòng)執行數據傳遞。

概述

消費類(lèi)無(wú)線(xiàn)應用要求天線(xiàn)應隱蔽地安裝在無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品中，且必須具有低成本和高性能。下面的示例描述了如何通過(guò)在FR4 PCB電路板上印刷雙正交偶極子天線(xiàn)，來(lái)滿(mǎn)足2.4GHz WLAN應用的上述要求。當PCB電路板被垂直放置時(shí)，垂直或水平偶極子天線(xiàn)將分別優(yōu)先發(fā)射和接收垂直或水平極化的信號，如圖1所示。

通過(guò)在天線(xiàn)單元中建立可檢測和切換較強信號的電路，可以使用這種極化分集技術(shù)來(lái)降低多路徑反射和干擾對WLAN網(wǎng)絡(luò )的影響。

這種天線(xiàn)的設計和分析已經(jīng)在一些文獻中詳細描述，所以本文將通過(guò)使用電磁場(chǎng)（EM）仿真來(lái)快速分析天線(xiàn)的特性，進(jìn)一步再使用電磁場(chǎng)與電路協(xié)同仿真技術(shù)來(lái)分析開(kāi)關(guān)電路對天線(xiàn)性能的影響。

圖1 PCB電路板上兩個(gè)印刷偶極子天線(xiàn)和開(kāi)關(guān)電路構成的極化分集

使用電磁場(chǎng)仿真對天線(xiàn)設計進(jìn)行快速分析

圖2 2.4GHz印刷偶極子天線(xiàn)的三維結構和幾何尺寸

使用Agilent EEsof EDA的Momentum三維平面電磁場(chǎng)仿真器天線(xiàn)結構進(jìn)行精確仿真，結果與公認的數據相吻合。Momentum三維平面電磁場(chǎng)仿真器在典型的筆記本電腦（HP xw4400 Intel Dual Core 6600 2.4GHz Win XP 64bit 2GB RAM）上運行，仿真時(shí)間為一分鐘。由于這樣快速的仿真，我們可以快速分析幾何形狀或材料參數等變量變化時(shí)天線(xiàn)的特性。