一種應(yīng)用于WLAN的2×2 MIMO定向天線設(shè)計(jì)

權(quán) 威,閆 姝,權(quán)建軍

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué) 電子電氣工程學(xué)院,甘肅 蘭州 730060)

隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展, WLAN(無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò))已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了各行各業(yè),各種場(chǎng)景中。在教室、宿舍、辦公樓、醫(yī)院、商場(chǎng)、體育館等室內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景,WLAN終端用戶可以通過(guò)AP(無(wú)線接入點(diǎn))接入有線網(wǎng)絡(luò), AP設(shè)備通常采用吸頂方式安裝,通過(guò)全向天線實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋;而在廣場(chǎng)、景區(qū)、工廠、樓宇間等室外應(yīng)用場(chǎng)景,用于信號(hào)覆蓋的AP設(shè)備或用于無(wú)線橋接的網(wǎng)橋設(shè)備通常采用壁掛方式安裝,通過(guò)定向天線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信[1]。WLAN主要使用2.4GHz頻段和5GHz頻段。相對(duì)于2.4GHz頻段,5GHz頻段干擾較少,帶寬更寬,已廣泛應(yīng)用于室外信號(hào)覆蓋、遠(yuǎn)距離高清視頻監(jiān)控?zé)o線回傳等場(chǎng)景,而小型化定向輻射的天線在此類WLAN應(yīng)用場(chǎng)景中顯得至關(guān)重要,基于此,一些天線方案被提出,比如使用全向天線加反射板形成定向天線[2-3],使用微帶貼片結(jié)構(gòu)[4-5]、倒F結(jié)構(gòu)[6-7]等設(shè)計(jì)定向天線等,但這些天線尺寸偏大不易內(nèi)置于小型化設(shè)備中,且增益較低,傳輸距離有限。

基于以上研究,本文提出并設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于WLAN 5GHz頻段的2×2 MIMO定向天線,該天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸小,增益高的特點(diǎn)。

1 天線陣列結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

1.1 單元天線的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

單元天線的結(jié)構(gòu)如圖1所示,介質(zhì)基板為FR4 PCB,其介電常數(shù)εr=4.4,損耗角正切為0.02,尺寸為70mm×70mm,厚度為1mm,基板的底面覆銅作為接地面GND,基板上面布放天線陣列。本設(shè)計(jì)選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易加工制作的環(huán)形單級(jí)子天線作為天線單元進(jìn)行設(shè)計(jì)。環(huán)形……