一种应用于WLAN/WiMAX的三频双环印刷单极子天线

　　1 导言

　　跟着近年来无线通信技能的迅猛发展，特别是无线局域网(WLAN)和全球微波互联接入网络(WiMAX)的使用，愈加要求能够供给多频段作业的新式小型化天线，这两个网络体系掩盖了2.4–2.484/5.15–5.35/ 5.725–5.825GHz及2.5–2.69/ 3.4–3.69/5.25–5.85 GHz。共面波导天线因为具有：低表面波损耗、易与集成微波电路集成、小体积等长处，使得其在现有的微波通信体系中得到了广泛的使用。近年来，国内外对WLAN和WiMAX天线已进行了广泛的研讨。提出了一种使用于WLAN的双频宽带印刷单极子天线，可是它仅能够满意WLAN频段的要求。

　　本文介绍一个共面波导馈电的双环印刷单极子天线，如图1所示。它能够满意WLAN和WiMAX的频带掩盖要求。它直接印刷在介质板上，尺度为26mm×36mm。天线的辐射部分首要由两个闭合的方环及一个倒T型的微带枝节组成。咱们用Ansoff公司的仿真软件HFSS对这种天线进行了仿真和规划，然后加工出了天线什物，最终对天线什物进行了一系列参数的丈量。经过丈量成果和仿真成果的比较，验证了咱们规划的可行性。

　　2 天线结构和规划

　　天线的结构标示如图1所示，全体尺度为26mm×36mm。天线选用共面波导馈电，使得天线能够很容易地和集成微波电路集成在一起，馈线的宽度为3.3mm，和地板的空隙为0.4mm。介质板的介电常数为3.5，厚度为1.6mm。辐射部分由两个闭合的方环及一倒T型的微带枝节构成，大的方环的尺度为20mm×15.5mm，决议了低端2.4GHz的作业频段，小的方环的尺度为10mm×13mm，决议了高端3.5/5GHz的作业频段，经过参加倒T型的微带枝节，调整枝节的长度及宽度，能够使得天线在3.5/5GHz频段上取得杰出的阻抗匹配特性，在此规划中，一切的天线辐射元的宽度都统一地设置为1mm。

　　图1 天线结构

　　图2 天线在各个频段上的电流散布

　　天线的多频作业原理能够从图2所示的各频段的电流散布看出。从图中可知，在2.4GHz低频段，天线电流首要会集在大的方环上，而在3.5/5GHz高频段，天线电流首要散布在小的方环及倒T型枝节上。

　　3 试验成果和剖析

　　图3是该三频带WLAN/WiMAX印刷单极子天线的什物图。咱们对加工出来的天线进行了一系列的试验参数丈量。图4给出了天线回波损耗(S11<-10dB)的仿真和实测成果的比照曲线。从图中能够看出，在2.4GHz频段，天线实测的频率规模为2.38-2.82GHz，其相对阻抗带宽为17.5%;在3.5/5GHz频段，实测的频率规模别离为3.32-3.88GHz和5.13-6.53GHz，相对阻抗带宽别离到达16%和25.5%,满意WLAN/WiMAX的掩盖要求。比照仿真成果和实测成果发现：在低频部分，两者符合地比较好，在高频3.5/5GHz频段呈现了略微的误差，剖析原因在于介质板在高频时，其介电常数呈现了偏移，而且加工的精度也带来了误差。从全体上来看，两者的共同性仍是很好的，说明晰仿真的可行性。

　　图5，图6和图7为天线在2.4GHz，3.5GHz和5.5GHz时的天线各个平面的仿真和实测的方向图。能够看出，在三个频点上的辐射方向图都类似于全向性，在yoz平面，天线的辐射方向图愈加接近于全向性。图8为天线的增益丈量曲线图。