設(shè)計和仿真無線局域網(wǎng)設(shè)備(WLAN)天線

通過采用極化分集技術(shù)，可以用低成本PCB基片制造具有良好接收機(jī)性能的無線局域網(wǎng)設(shè)備(WLAN)天線。

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

與目前很多同一主題的文章不同，本文論述如何通過使用EM電路協(xié)同仿真，綜合考慮用于天線極化切換的基帶電路元件的效應(yīng)。采用本文所描述的方法，設(shè)計人員可從線性或非線性電路仿真中直接對天線激勵，而無須手動執(zhí)行數(shù)據(jù)傳遞。

概述

消費(fèi)類無線應(yīng)用要求天線應(yīng)隱蔽地安裝在無線產(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在FR4 PCB電路板上印刷雙正交偶極子天線，來滿足2.4GHz WLAN應(yīng)用的上述要求。當(dāng)PCB電路板被垂直放置時，垂直或水平偶極子天線將分別優(yōu)先發(fā)射和接收垂直或水平極化的信號，如圖1所示。

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

這種天線的設(shè)計和分析已經(jīng)在一些文獻(xiàn)中詳細(xì)描述，所以本文將通過使用電磁場（EM）仿真來快速分析天線的特性，進(jìn)一步再使用電磁場與電路協(xié)同仿真技術(shù)來分析開關(guān)電路對天線性能的影響。

圖1 PCB電路板上兩個印刷偶極子天線和開關(guān)電路構(gòu)成的極化分集

使用電磁場仿真對天線設(shè)計進(jìn)行快速分析

圖2 2.4GHz印刷偶極子天線的三維結(jié)構(gòu)和幾何尺寸

使用Agilent EEsof EDA的Momentum三維平面電磁場仿真器天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確仿真，結(jié)果與公認(rèn)的數(shù)據(jù)相吻合。Momentum三維平面電磁場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(yùn)行，仿真時間為一分鐘。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(shù)等變量變化時天線的特性。