基于WPAN平面天線的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無線個(gè)人局域網(wǎng)(Wireless Personal Area Network)是一種面向特定群體，針對(duì)小范圍通信的無線網(wǎng)絡(luò)。其目前的主要技術(shù)包括藍(lán)牙技術(shù)、Zigbee技術(shù)、超寬帶(Ultra wideband;UWB)通信技術(shù)、HomeRF、WiMedia以及仍處于不斷發(fā)展中的60GHz短距離無線通信技術(shù)等。在以上的通信系統(tǒng)中，天線作為無線通信的重要組件，一直獲得廣泛的關(guān)注和研究。
　　對(duì)于通信系統(tǒng)而言，如何提高通信速率與如何使通

2、信設(shè)備小型化一直是人們所關(guān)注的焦點(diǎn)。在藍(lán)牙和超寬帶等通信系統(tǒng)中，通常使用全向性天線來保證通信設(shè)備之間在不同方位下的正常通信。因此設(shè)計(jì)可以覆蓋多個(gè)頻段的全向性天線成為解決問題的有效方案之一。此外，基于60GHz的短距離無線通信技術(shù)也一直備受關(guān)注，由于具有豐富的頻譜資源，60GHz短距離通信具有很高的通信速率。然而，在該毫米波通信系統(tǒng)中，由于電磁波在空間中傳播時(shí)的衰減很大，所以為了擴(kuò)大通信范圍，需要設(shè)計(jì)具有高增益特性的天線。因此，對(duì)60GH

3、z高增益天線的研究具有重要意義，目前也仍有較大的進(jìn)步空間。綜上所述，本文對(duì)WPAN中平面天線的主要研究內(nèi)容如下：
　　1.本文首先設(shè)計(jì)了一款可以應(yīng)用于終端設(shè)備的雙頻帶平面單極子天線，天線采用微帶饋電。對(duì)天線的諧振特性進(jìn)行了分析，使天線的工作帶寬覆蓋了藍(lán)牙頻段和整個(gè)UWB頻段。經(jīng)加工和測試，天線具有全向的輻射特性和穩(wěn)定的帶內(nèi)增益。其次，本文提出了一款具有水平極化特性的全向性天線，該天線利用偶極子旋轉(zhuǎn)排列構(gòu)成環(huán)陣天線，使天線在水平面上

4、輻射水平極化的電磁波。仿真和實(shí)測結(jié)果表明該天線的工作頻段覆蓋了藍(lán)牙、WiMAX以及WLAN，天線具有穩(wěn)定的方向圖，交叉極化小于10dB，并且在帶內(nèi)有較平坦的增益。
　　2.基于PCB工藝，設(shè)計(jì)了兩款用于60GHz無線通信的定向天線。首先，為了增強(qiáng)法線方向的增益，我們提出了在偶極子上下等距處加有寄生貼片的天線結(jié)構(gòu)，并且對(duì)這種結(jié)構(gòu)下天線的輻射特性進(jìn)行了簡單的分析，分析結(jié)果表明天線可能具有三種基本的輻射方向圖。接著，在60GHz高增益天

5、線的設(shè)計(jì)過程中，通過合理的應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，提高了天線的方向性。最后，通過對(duì)天線增加反射面，天線在法線方向上的增益進(jìn)一步得以提高。天線的總體尺寸為7.5mm×8mm×0.781mm，測試結(jié)果表明天線工作頻段覆蓋了57-64GHz，在該范圍內(nèi)最大實(shí)測增益約為10.9dBi，整體增益波動(dòng)小于1dB。其次，文章提出了一款新型的60GHz寬波束平面天線。天線同樣以平面偶極子天線為原型，利用其寬的波束寬度，并通過一系列變形和加載，增加了天線在端射方向