WLAN雙頻印刷天線的設計

摘要：設計了一種應用于2．4 GHz和5．8 GHz無線局域網的雙頻天線。天線由4個印刷偶極子分別組成兩對陣列而成，每一對陣列分別工作在各自的諧振頻率上，從而實現雙頻。介質板背面印刷有巴倫進行耦合饋電。該天線具有結構簡單、體積小、重量輕，成本低、易于集成等優點，適用于無線局域網系統。
關鍵詞：無線局域網；雙頻天線；印刷偶極子

??? 無線局域網是利用無線技術實現接入以太網的技術，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。與有線網絡相比，無線局域網的主要優勢是可移動，無需線纜即可接入網絡。無線局域網也存在信號干擾等缺點。目前的無線局域網標準主要有：IEEE 802．11a(5．15～5．35／5．47～5．725／5．725～5．875 GHz)，IEEE 802．1lb和802．1lg(2．4—2．5 GHz)。WLAN天線是無線局域網通信系統中的一個關鍵部件，其性能的好壞直接影響到無線通信的質量。國內外對于WLAN天線已經進行了廣泛的研究，提出了很多工作在雙頻段的天線形式，例如偶極天線(Dipole Anten-na), PIFA天線(Planar Inverted-F Antenna)，平面單極子天線(Planarl Monopole Antenna)，準八木天線(Quari-Yagi antenna)等。這些天線結構簡單、制作成本低，因而非常適合WLAN裝置使用。
??? 文中設計了一種適用于WLAN系統的印刷偶極子天線。它通過印制在FR4介質板上而成，尺寸為90 mm×80 mm。

1 天線結構
??? 設計的雙頻天線結構，如圖1所示。

?

??? 天線水平放置在x-z平面，圖1（a）中灰色部分為天線輻射部分，白色部分為介質。圖1（b）中灰色部分為巴倫饋線，白色部分為介質。天線由偶極子陣列組成，振子通過印制在相對介電常數為4．4、厚度0．8 mm的介質板上實現。偶極子的長度和諧振頻率有關，長振子對應低端頻段，短振子對應高端頻段，因此該天線可以工作在2．4／5．8 GHz的雙頻段。一般常用的設計使用半波長或1／4波長作為天線的長度。

?? 通過在Ansoft HFSS中建模、仿真優化之后，得出天線的結構尺寸(單位：mm)為：W1=4，W2=1，W3=7．4，W4=7，Ll=49，L2=9，L3=18．5，La=15．5，Lb=5。

2 仿真結果
??? 天線駐波的仿真結果，如圖2所示。天線諧振于2．4 GHz和5．8 GHz，實現雙頻工作。低端頻段(駐波<2)為2．35～2．47 GHz，帶寬約有120 MHz，覆蓋了IEEE802．1lb／g的工作頻段；高端頻段為5．56～6．07 GHz，帶寬約為510 MHz，覆蓋了IEEE802．11 a的工作頻段。

?

??? 該天線的方向圖，如圖3所示。

?

??? 由方向圖可以看出該天線在y～z平面內的波束具有雙指向性，主極化好，交叉極化小。
??? 相比文獻中的準八木天線，方向圖具有雙指向性，可以滿足一些對波束指向有要求的應用。

3 結束語
??? 文中設計了一種WIAN雙頻偶極子印刷天線，通過對雙頻印刷天線的仿真、優化，實現了WLAN標準的工作頻段，方向圖有一定的指向性，適用于對波束指向有一定要求的應用。該天線尺寸小，便于集成；性能好，滿足無線局域網通信應用的要求。