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      雙頻微帶天線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

      2021-03-26 06:50:34亓協(xié)興宋高磊張文晶孫思楊王雪煜
      科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊 2021年6期
      關(guān)鍵詞:駐波比反射系數(shù)饋電

      亓協(xié)興,宋高磊,張文晶,孫思楊,王雪煜

      (1.洛陽師范學(xué)院物理與電子信息學(xué)院,河南 洛陽 471934;2.“電磁傳輸與探測”河南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 洛陽 471934)

      IEEE 802.11n傳輸協(xié)議規(guī)劃了2.4GHz與5GHz兩個(gè)頻段,現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的WLAN也大都符合此標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)較為成熟。微帶天線具有體積小、重量輕、低剖面、易與載體表面共形、制造工藝簡單和成本低等諸多優(yōu)點(diǎn),在移動(dòng)通信、航天航空、導(dǎo)彈等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-4]。另外,室內(nèi)短距離通信,比如藍(lán)牙通信、射頻識(shí)別、無線鼠標(biāo)等都需要小型化天線[5-9],這些需求給微帶天線提供了廣闊的應(yīng)用平臺(tái)。

      鑒于以上原因,將微帶天線與802.1n協(xié)議相結(jié)合,設(shè)計(jì)一款滿足此協(xié)議的雙頻微帶天線,使用此天線,可以工作在兩個(gè)頻段,減少了天線數(shù)量,便于設(shè)備集成化與小型化,降低工業(yè)成本。

      1.天線設(shè)計(jì)

      天線的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。此天線采用介電常數(shù)為4.4的FR4為介質(zhì)板,厚度為1.5mm,長寬均為40mm。饋電方式為50Ω微帶側(cè)饋。接地板在介質(zhì)板底部,為長Gl、寬Gw的長方形理想導(dǎo)電體。由于天線工作在兩個(gè)頻段,因此設(shè)計(jì)中采用兩個(gè)長度不等的單臂[10],較長的右臂工作在2.4GHz頻段,較短的左臂工作在5GHz頻段,兩臂均在介質(zhì)板上部,且與微帶饋電線相連。天線各部分的尺寸如表1所示。

      圖1 天線結(jié)構(gòu)圖

      表1 天線各部尺寸

      2.天線仿真分析

      經(jīng)過不斷的優(yōu)化仿真,得出滿足雙頻段工作的主要參數(shù)。從圖2可以看出,在2.4GHz與5GHz頻段內(nèi)各有一個(gè)諧振點(diǎn)。天線的輸入端反射系數(shù)在工作頻段內(nèi)均低于-10dB,尤其是在諧振點(diǎn)出能達(dá)到-30dB。圖3為E面和H面方向圖。圖中內(nèi)部“8”字形為E面方向圖,外部圓圈為H面方向圖??梢钥闯觯颂炀€輻射近似為全向,能夠?qū)崿F(xiàn)廣域覆蓋。

      圖2 輸入端反射系數(shù)

      圖3 E面和H面

      3.天線測量

      根據(jù)設(shè)計(jì)模型制作出天線實(shí)物(圖4),焊接通用SMA接口,利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行單端口測量。測量結(jié)果如圖5與圖6所示。可以發(fā)現(xiàn),輸入端反射系數(shù)基本與仿真結(jié)果一致,同時(shí)工作頻段內(nèi)的駐波比也滿足工程要求。

      圖4 天線實(shí)物

      圖5 駐波比

      4.結(jié)語

      本文設(shè)計(jì)了一款基于IEEE 802.11n無線傳輸協(xié)議的雙頻微帶天線。采用FR4介質(zhì)板制作的天線實(shí)物,經(jīng)測量后發(fā)現(xiàn)多個(gè)工程參數(shù)與仿真結(jié)果一致,滿足行業(yè)要求,具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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