基于一種WLAN三頻微帶天線設(shè)計應(yīng)用

0 引言

基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)(WLAN)允許在局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用可以不必授權(quán)的ISM(IndustrialScientific and Medical)頻段中的2.4GHz或5GHz射頻波段進(jìn)行無線連接。因此WLAN作為當(dāng)前最有效的無線接入網(wǎng)絡(luò)之一，已被廣泛應(yīng)用在無線通信中。與利用雙絞銅線構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)相比，WLAN具有 可移動、更迅捷、費(fèi)用低、更可靠等優(yōu)點(diǎn)。隨著無線局域網(wǎng)IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)(5.15~5.35 GHz,5.725~5.825 GHz)和IEEE 802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)(2.4~2.483 5GHz)的相繼提出，WLAN得到了迅猛發(fā)展。與此同時就要求頻帶性能可以同時達(dá)到IEEE802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)。

隨著無線通信的迅猛發(fā)展，手持式移動終端設(shè)備成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋仨毱?。手機(jī)作為使用最普遍的一種，被提出越來越高的要求。輕、薄、小成為如今手機(jī) 發(fā)展的潮流。即在極為有限的空間內(nèi)設(shè)計出符合要求的天線，這使得天線的設(shè)計難度增大。微帶天線由于其尺寸小、低剖面、質(zhì)量輕、易加工、成本低等特點(diǎn)，在手機(jī)中被廣泛應(yīng)用。人們根據(jù)微帶天線的特性，進(jìn)行一系列的改進(jìn)。包括利用共面波導(dǎo)饋電,多層結(jié)構(gòu),縫隙加載技術(shù)來實(shí)現(xiàn)帶寬增加和天線 尺寸減小。

本文設(shè)計了一種微帶天線，其長度為19mm,寬度為7.5mm.尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工，可工作在無線局域網(wǎng)的2.4GHz、5.2GHz、5.8GHz三頻段，在手機(jī)中具有很高的應(yīng)用價值。

1 天線設(shè)計

本文提出的這種適用于手機(jī)中的WLAN天線如圖1所示。用常見的FR4基板模擬手機(jī)電路板，該P(yáng)CB板尺寸為118 mm×58mm,厚度為1.2mm,相對介電常數(shù)為4.4.

該天線占用PCB板的面積為7.5mm×19mm,其背面切去地板尺寸為9mm×33mm.WLAN 天線結(jié)構(gòu)的具體尺寸在圖2中進(jìn)行標(biāo)注。在圖2中，A為饋電點(diǎn)，B為接地點(diǎn)，其寬度均為1.1 mm.

2 仿真與測試結(jié)果及分析

對圖2中所示結(jié)構(gòu)用仿真軟件進(jìn)行仿真，設(shè)置的掃頻范圍從2~6GHz.得到-10dB 的阻抗帶寬如圖3所示。從圖3中看出帶寬以-10dB為標(biāo)準(zhǔn)，得到的低頻部分的帶寬為2.344~2.528GHz,而高頻部分帶寬為4.607~5.859GHz,完全覆蓋IEEE 802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)。

在此基礎(chǔ)上制作了一款天線實(shí)物，照片如圖4所示。

天線實(shí)物的S參數(shù)采用Agilent E5071C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測試。圖5是天線S11參數(shù)的實(shí)測結(jié)果。從圖5中可以看出，實(shí)測結(jié)果達(dá)到WLAN的三頻段帶寬要求。