基于倒F形式的Wi-Fi基站天線研究.pdf

1、伴隨Wi-Fi技術(shù)在通信系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用,對Wi-Fi基站天線的要求越來越高。本文通過對倒F天線與微帶天線的對比分析,發(fā)現(xiàn)其具有小型化、寬頻帶、高增益、輻射方向圖規(guī)則等特性,因此提出將倒F天線作為Wi-Fi基站天線陣列的天線單元。然后針對不同的應(yīng)用場合,本文設(shè)計了三款天線,分別是:基于懸浮微帶的Wi-Fi基站天線、基于倒F的小型化Wi-Fi基站天線、基于倒F的圓極化Wi-Fi基站天線。
　　首先,通過對普通微帶陣列天線(FR-4

2、介質(zhì)板厚度1.5mm,相對介電常數(shù)為4.6)分析,其阻抗帶寬無法滿足Wi-Fi基站帶寬要求,因此本文提出了一種4×1懸浮微帶陣列天線。該天線采用簡單功分器級聯(lián)饋電,懸浮結(jié)構(gòu)的微帶輻射貼片拓展了天線帶寬。通過對微帶饋線地板采用漸變錐削結(jié)構(gòu),減小了饋線地板對輻射貼片諧振頻點的影響,且提高了天線增益。仿真結(jié)果表明懸浮微帶天線帶寬比普通微帶天線帶寬增加約150MHz。天線實測反射系數(shù)在2.35~2.59GHz頻帶內(nèi)均低于-10dB(相對帶寬為8

3、.9％)。在2.45GHz時的H面與E面半功率波束寬度分別為28°和60°,天線增益為12.6dB。實測結(jié)果驗證了文中提出的錐削地與懸浮微帶結(jié)構(gòu)擴展天線帶寬的有效性,且能夠滿足Wi-Fi基站天線要求。
　　其次,為實現(xiàn)Wi-Fi基站天線小型化,本文提出了一種基于倒F的Wi-Fi基站天線。與微帶天線相比倒F天線的阻抗帶寬較寬。通過在倒F天線單元下加反射板,得到的倒F天線輻射特性良好,且采用陣列方向圖綜合方法證明了倒F天線陣列能夠達到

4、微帶天線陣列所具備的輻射方向圖。天線實測反射系數(shù)在2.18GHz~2.66GHz頻段內(nèi)小于-10dB(帶寬460MHz,相對帶寬19.8%),2.45GHz時其方向圖在φ=0°和φ=90°平面內(nèi)的半功率波束寬度分別為34°和74°,天線增益為11.5dB。天線所用FR-4介質(zhì)板尺寸僅為155mm×35mm,僅為微帶天線陣列尺寸的33.6%,實現(xiàn)了小型化。
　　最后,提出一種基于倒F天線的圓極化Wi-Fi基站天線。在上述倒F基站天線

5、設(shè)計的基礎(chǔ)上通過對倒F天線地板的傾斜設(shè)計,減小了天線在各相位時刻的電流幅度差異,并且各時刻電流方向近似連續(xù)變化,形成了一個完整的圓,因而天線實現(xiàn)了圓極化。天線測試結(jié)果為在2.31GHz~2.61GHz頻段內(nèi)反射系數(shù)小于-10dB(帶寬為300MHz,相對帶寬12.2%),增益為11.3dB。中心頻率2.45GHz時的軸比為1.2dB,φ=0°和φ=90°兩個面的半功率波束寬度分別為32°和78°,且在主波束范圍內(nèi)均實現(xiàn)了良好的圓極化。圓