一種水平極化平面印刷全向天線的設(shè)計(jì)

1、    一種水平極化平面印刷全向天線的設(shè)計(jì)        高紅衛(wèi)， 焦永昌， 張福順 時(shí)間:2008年06月17日     字 體: 大 中 小        關(guān)鍵詞:        摘要：關(guān)鍵詞： 水平極化 全向天線 2.4GHz頻度 無(wú)線局域網(wǎng)終端全向天線141分析與設(shè)計(jì)為了

2、實(shí)現(xiàn)水平極化輻射，可考慮采用環(huán)結(jié)構(gòu)。在文獻(xiàn)7中采用Alford環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一個(gè)工作在900MHz的平面印刷水平極化全向天線。本文采用此結(jié)構(gòu)進(jìn)行2.4GHz頻段的設(shè)計(jì)。天線結(jié)構(gòu)如圖1所示。在方形介質(zhì)基板(FR-4,r4.4，為常見(jiàn)電路板)的兩面分別印刷兩層金屬帶，頂面是一個(gè)Z型金屬帶，底面也是一個(gè)相同的Z型金屬帶，但是注意，要讓上下兩個(gè)Z的四臂圍成一個(gè)方環(huán)，且兩個(gè)Z的斜臂要平行。饋電用50 SMA頭進(jìn)行背饋。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，所以上下兩個(gè)Z型金屬帶上的電流分布幅度相同，相位相差180°，如圖2所示。由于上下兩個(gè)金屬帶之間的距離(亦即介質(zhì)基板的厚度)比較小，則上下兩個(gè)Z斜臂上的電流就相

3、互抵消，而在上下兩個(gè)Z的其它四個(gè)臂上建立起環(huán)形電流分布，從而輻射一個(gè)水平極化波，得到預(yù)期的全向方向圖。該天線兩個(gè)金屬帶各臂的長(zhǎng)度和寬度要精心設(shè)計(jì)，從而達(dá)到較好的輻射和阻抗匹配。本文采用Ansoft公司的三維電磁仿真軟件HFSS9.2經(jīng)過(guò)多次反復(fù)設(shè)計(jì)得到的尺寸如下：t=2mm，L1=22.3mm，L2=8.5mm,W1=5mm,W2=1.5mm。2 制作與測(cè)量根據(jù)上面仿真設(shè)計(jì)的尺寸，制作了該天線。采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Wiltron-37269A測(cè)量了該天線輸入端的電壓駐波比，并與仿真結(jié)果做了比較，如圖3所示。在半開(kāi)放遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量暗室,對(duì)天線工作在2.45GHz時(shí)的方向圖進(jìn)行了測(cè)量，也與仿真結(jié)果做了比較

4、，結(jié)果如圖4、圖5所示。?由圖35可以看到：在2.45GHz頻段上，該天線獲得了120MHz的帶寬(VSWR3)和良好的全向方向圖，且整體上都與仿真結(jié)果基本吻合。本文基于電流環(huán)思想設(shè)計(jì)了一種水平極化平面印刷全向天線。利用HFSS進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)，并加工制作了該天線，測(cè)試結(jié)果表明：在2.4GHz頻段，該天線獲得了120MHz的帶寬(VSWR3)、良好的E面方向圖和H面方向圖(全向方向圖。)該天線可用于2.4GHz無(wú)線局域網(wǎng)終端通信。下一步的工作是如何將電壓駐波比降到3以下，且?guī)挐M足ISM2.4GHz頻段的要求(2400MHz2483.5MHz)。參考文獻(xiàn)1 Baumer C, Landstorf

5、er F.Design of omnidirectional slot antennas with vertical polarizationC. IEEE Trans on Ant-ennas and Propagation Symp,1990;(2):9389412 Taylor R M. A broadband omnidirectional antennaC. IEEE Trans on Antennas and Propagation Symp, 1994;(2):129412973 Hsiao F R, Wong K L.Omnidirectional planar folded

6、dipole antennaJ. IEEE Trans on Antennas and Propagation,2004;52(7):189819024 Bancroft R, Bateman B. An omnidirectional planar microstrip antennaJ. IEEE Trans on Antennas and Propagation,2004;52(11):315131545 Dmitry C, Jonathan L, Reinaldo A V. The effect of electric field polarization on indoor propagation. In: IEEE ICUFC, Florence Italy, 19986 Soras C, Karahoiks M, Tsachtsiris G, Makos V. Analysis and design of an inverted-F antenna printed on a PCMCIA card for the 2.4GHz ISM bandJ. In:IEEE Trans on Antennas and Propagation, 2002;44(1):37447 Chuang H R. Omni-directi