应用于WLAN的多频介质谐振器天线研究和设计

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自从进入 21世纪以来,随着无线通信的迅猛发展,无线局域网(Wireless Local Area Networks)的应用也越加广泛。目前,常用的WLAN标准是IEEE802.11a 和 IEEE802.11g。同时,为了满足更多的无线电通信业务,信道部将 5.8GHz加入到 WLAN标准中。IEEE802.11g是 2.4GHz和 5.2GHz的双频标准,因此研究应用于 WLAN的多频天线不仅能够使天线灵活运用在各个频段中,还能够大大节约成本,是具有意义的。  介质谐振器天线具有体积小、设计灵活、易于集成等优点。其高增益、宽频带的特点也非常适合设计多频天线。  本文首先介绍了介质谐振器天线的国内外发展和 WLAN频段特性。  其次,介绍了介质谐振器的基本理论、分析方法、主要参数和馈电方式等。  然后,总结了介质谐振器天线实现多频的因素,通过对国外文献中的介质谐振器天线仿真进一步了解实现高增益,多频的方法。  最后,在参考国内外文献的基础上,通过电磁仿真软件 HFSS仿真设计出下面两款应用于 WLAN的多频介质谐振器天线:  1.应用于 WLAN的双频“T”型介质谐振器天线。通过对“T”型介质谐振器两端切割的立方体进行仿真优化,得到了较高增益并满足WLAN双频的介质振器天线。其馈电方式为直接馈电方式。仿真结果中,回波损耗小于-10dB的带宽为 17.48%,覆盖了 5.2GHz和 5.8GHz的WLAN频段;工作带宽内的最大增益在z轴方向,且数值在5~6dBi;天线的方向性好;天线整体结构简单且尺寸大小只有51×59×21.6(mm3)。  2.应用于 WLAN的三频介质谐振器天线。其介质谐振器是由两块介质谐振器相嵌而成,通过降低均匀介质谐振器的有效介电常数增加天线的带宽,从而实现多频。其馈电方式为缝隙耦合馈电方式。仿真结果中,回波损耗小于-10dB的频段有4段,第1段为2.33GHz~2.47GHz,带宽为 5.83%;第 2 段为 3.51GHz~3.63GHz,带宽为 3.36%;第 3 段为 5.18GHz~5.22GHz,带宽为 0.77%;第 4 段为 5.71GHz~5.86GHz,带宽为 2.59%。其中,第一二四段覆盖了 WLAN的三个频段。工作带宽内的最大增益 4~11dBi;天线方向性较好;天线整体结构简单且尺寸大小只有48×48×20.1 (mm3)。
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