基于一種WLAN三頻微帶天線設計應用

0 引言

基于IEEE802.11標準的無線局域網(WLAN)允許在局域網絡環(huán)境中使用可以不必授權的ISM(IndustrialScientific and Medical)頻段中的2.4GHz或5GHz射頻波段進行無線連接。因此WLAN作為當前最有效的無線接入網絡之一，已被廣泛應用在無線通信中。與利用雙絞銅線構成局域網絡相比，WLAN具有 可移動、更迅捷、費用低、更可靠等優(yōu)點。隨著無線局域網IEEE 802.11a標準(5.15~5.35 GHz,5.725~5.825 GHz)和IEEE 802.11b/g標準(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到IEEE802.11a/b/g標準。

隨著無線通信的迅猛發(fā)展，手持式移動終端設備成為人們日常生活的必須品。手機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 發(fā)展的潮流。即在極為有限的空間內設計出符合要求的天線，這使得天線的設計難度增大。微帶天線由于其尺寸小、低剖面、質量輕、易加工、成本低等特點，在手機中被廣泛應用。人們根據微帶天線的特性，進行一系列的改進。包括利用共面波導饋電,多層結構,縫隙加載技術來實現帶寬增加和天線 尺寸減小。

本文設計了一種微帶天線，其長度為19mm,寬度為7.5mm.尺寸小、結構簡單、易于加工，可工作在無線局域網的2.4GHz、5.2GHz、5.8GHz三頻段，在手機中具有很高的應用價值。

1 天線設計

本文提出的這種適用于手機中的WLAN天線如圖1所示。用常見的FR4基板模擬手機電路板，該PCB板尺寸為118 mm×58mm,厚度為1.2mm,相對介電常數為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 天線結構的具體尺寸在圖2中進行標注。在圖2中，A為饋電點，B為接地點，其寬度均為1.1 mm.

2 仿真與測試結果及分析

對圖2中所示結構用仿真軟件進行仿真，設置的掃頻范圍從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為標準，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標準。

在此基礎上制作了一款天線實物，照片如圖4所示。

天線實物的S參數采用Agilent E5071C矢量網絡分析儀進行測試。圖5是天線S11參數的實測結果。從圖5中可以看出，實測結果達到WLAN的三頻段帶寬要求。