关键字 |
| WiMAX/WLAN天线，共面波导天线，回波损耗，驻波比 |
介绍 |
| 近年来，无线通信系统中对当前天线设计的多波段操作和小型化等实际需求受到高度关注。对于短期和远程应用，许多天线设计适用于无线局域网(WLAN: 2.4-2.483 GHz、5.15-5.35 GHz和5.725-5.85 GHz)和微波访问的全球互操作性(WiMAX 2.5-2.69 GHz、2.7-2.9 GHz(印度)、3.3-3.8 GHz和5.25- 5.85 GHz)操作[1-8]。为了同时满足WiMAX和WLAN系统的应用，最初提出了基于两种以上谐振模式的印刷平面宽槽天线以产生更宽的工作频带。然而，在这些设计中，干扰抑制性能较低的主要原因是没有带通滤波器。为了解决这个问题，最近开发了一些能够减少频率冲突从而提高系统性能的天线，这些天线具有开放或对称槽，用于WiMAX和WLAN操作[3-8]。在实际应用中，这些设计结构复杂，导致天线制造成本较高。WIMAX有几个优点，包括易于扩展到郊区和农村地区，覆盖范围比WiFi热点更广，易于安装，也比宽带服务更快，WLAN的优点包括灵活性:在无线电覆盖范围内，节点可以不受进一步限制地通信，规划:无线自组织网络允许无需规划的通信。有线网络需要布线方案，WLAN产品成本非常低。 |
| 现在，CPW馈电天线有许多吸引人的特点，如低辐射损耗，更小的色散，相邻元件之间的耦合更小，易于集成的单片集成电路，所以这些类型的天线最近变得越来越有吸引力，其中一个主要问题与CPW馈电槽天线是提供一个容易的阻抗匹配的CPW线。CPW允许在基片的同一侧进行分流和串联，避免使用通孔。CPW具有良好的阻抗匹配、全向模式和更宽的带宽等优点。与微带线相比，它易于制造。CPW的这些优点使它成为一种较好的天线馈电和与有源器件集成的方法。 |
| 在这封信中，我们提出了一种新颖的天线，它简单，非常适合WIMAX和WLAN操作。与[3-8]所示的设计相比，该天线结构简单，易于制作，可嵌入便携式设备内，实现WiMAX和WLAN操作。 |
| 该天线具有简单的几何结构，有两个c形和一个t形，参数较少。该天线设计成功，孔径面积为33 X 19.5mm2。可以看到，300 MHz和700 MHz的带宽分别在2.7GHz到2.9 GHz和5.15GHz到5.85 GHz的频率范围内运行。这些频段被IEEE802.16a标准所使用。、IEEE802.11a。 |
| 利用商业模拟器IE3D对所提出的天线进行了仿真和优化，获得了相对全向和稳定的辐射图。 |
2天线设计 |
| 天线的原理图如图1所示。该天线由介电常数εr= 4.4，损耗tanδ为0.02，衬底厚度h=1.6mm组成，其他尺寸如下。W=25mm W1 =3.5mm, W2 =8.5mm, W3 = 5mm, Wf =1.0mm;L=35mm L1=16.5 mm, L2= 6mm, L3=6.5 mm, L4=2.0 mm, L5 =1.0 mm, L6 =2.0 mm。接地面边缘与接地端子端部的间距、挤压深度T = 4.5 mm，中心带导体与接地面之间的间隙G=0.5mm, g1=0.5mm, g2=1mm, g3=1mm。天线的激励由简单的两个c形和一个T形组成，如图1所示。 |
| B.带有方位角的辐射图 |
| 上图是利用Zeland IE3D软件模拟的不同频率下随仰角和方位的辐射格局。图3和图4分别为2.9GHz、5.35GHz两种不同频率下，天线在e面(xz-平面)和h面(yz -平面)的模拟辐射图。C.回波损失，驻波比，增益 |
| 仿真时得到回波损耗、增益、驻波比。我们已将每个波长的细胞取为20，并获得了良好的辐射模式。得到设计天线的回波损耗、驻波比和增益曲线如下图所示。 |
| 从图5可以观察到，在2.71GHz ~ 2.9GHz和5.15GHz ~ 5.85GHz两个频率范围内，回波损耗低于-10 dB时，在2.9GHz和5.35 GHz时回波损耗最大分别为-24 dB和-26 dB。的 |
| 第一个频段用于WiMAX应用，第二个频段用于WLAN应用。因此该天线可用于双频应用。从图5可以清楚地看出，覆盖WIMAX/WLAN应用的双波段天线的模拟电压驻波比小于2。因此可以看到，在两个谐振频率(2.9GHz/5.35GHz)下，驻波比为1.1，几乎等于理想值1。 |
| 最后观察天线增益，如图7所示。该天线在2.9GHz处的增益为3.2dBi，回波损失为-24dB;在5.35GHz处的增益为5.5dBi以上，回波损失为-26dB。我们还可以观察到由于更低的回波损耗，增益下降到1dBi以下。 |
| 从图7中，我们可以观察到不同T(挤压深度)值下的不同曲线。由于我们主要关注特定的应用，从表中可以看出，设计的T=4.5 mm天线适用于WiMAX/ WLAN应用 |
| 在上述保持T型和c型时，可以看出回流损失的差异。如果去掉c型和t型，WLAN/WiMAX将消失。通过改变c形和t形的长度和宽度，我们观察到谐振频率不符合预期的应用。对比以上两张图，我们取挤压深度T=4.5mm，两个c形，一个T形，得到了完美的结果。结果显示，带宽为2.71GHz至2.9GHz和5.15GHz至5.85GHz，用于IEEE 802.16a和IEEE 802.11a的WiMAX/WLAN应用。 |
V.CONCLUSION |
| 所设计的天线在WiMAX(2.71到2.9 GHz) /WLAN(5.15到5.85 GHz)频率上表现良好，布局简单，孔径尺寸紧凑(33 X 19.5mm2)。该天线的优点是易于建造，结构简单，成本低。该天线用于双波段应用。得到了天线的回波损耗、驻波比、增益、辐射图等基本参数。所有参数均满足天线可接受的标准，结果令人满意。本文研究了挤压深度、C型和t型的数量、长度和宽度对挤压效果的影响。 |
鸣谢 |
| 作者要感谢RGUKT副校长R.V. Rajkumar教授和RGUKT主任Ibrahim Khan教授对这项工作的一贯支持和鼓励 |
表格一览 |
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| 表1 |
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数字一览 |
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| 图1 |
图2 |
图3 |
图4 |
图5 |
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| 图6 |
图7 |
图8 |
图9 |
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参考文献 |
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