一种水平极化平面印刷全向天线的设计

1、    一种水平极化平面印刷全向天线的设计        高红卫， 焦永昌， 张福顺 时间:2008年06月17日     字 体: 大 中 小        关键词:        摘要：关键词： 水平极化 全向天线 2.4GHz频度 无线局域网终端全向天线141分析与设计为了

2、实现水平极化辐射，可考虑采用环结构。在文献7中采用Alford环结构设计了一个工作在900MHz的平面印刷水平极化全向天线。本文采用此结构进行2.4GHz频段的设计。天线结构如图1所示。在方形介质基板(FR-4,r4.4，为常见电路板)的两面分别印刷两层金属带，顶面是一个Z型金属带，底面也是一个相同的Z型金属带，但是注意，要让上下两个Z的四臂围成一个方环，且两个Z的斜臂要平行。馈电用50 SMA头进行背馈。因为结构具有对称性，所以上下两个Z型金属带上的电流分布幅度相同，相位相差180°，如图2所示。由于上下两个金属带之间的距离(亦即介质基板的厚度)比较小，则上下两个Z斜臂上的电流就相

3、互抵消，而在上下两个Z的其它四个臂上建立起环形电流分布，从而辐射一个水平极化波，得到预期的全向方向图。该天线两个金属带各臂的长度和宽度要精心设计，从而达到较好的辐射和阻抗匹配。本文采用Ansoft公司的三维电磁仿真软件HFSS9.2经过多次反复设计得到的尺寸如下：t=2mm，L1=22.3mm，L2=8.5mm,W1=5mm,W2=1.5mm。2 制作与测量根据上面仿真设计的尺寸，制作了该天线。采用矢量网络分析仪Wiltron-37269A测量了该天线输入端的电压驻波比，并与仿真结果做了比较，如图3所示。在半开放远场测量暗室,对天线工作在2.45GHz时的方向图进行了测量，也与仿真结果做了比较

4、，结果如图4、图5所示。?由图35可以看到：在2.45GHz频段上，该天线获得了120MHz的带宽(VSWR3)和良好的全向方向图，且整体上都与仿真结果基本吻合。本文基于电流环思想设计了一种水平极化平面印刷全向天线。利用HFSS进行了仿真设计，并加工制作了该天线，测试结果表明：在2.4GHz频段，该天线获得了120MHz的带宽(VSWR3)、良好的E面方向图和H面方向图(全向方向图。)该天线可用于2.4GHz无线局域网终端通信。下一步的工作是如何将电压驻波比降到3以下，且带宽满足ISM2.4GHz频段的要求(2400MHz2483.5MHz)。参考文献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