WLAN双频单极子天线设计

通信系统天线课程设计WLAN双频单极子天线设计

姓名吴涛、林丹峰

学号2014010104018、2014010104026专业班级14通信B班

1 WLAN双频单极子天线基本理论

图3. 4. 2所示为设计的微带双频单极子天线的结构模型，整个天线结构大致分为5个部分，即介质层、高频（5GHz)单极子天线、低频（2.4GHz)单极子天线、微带馈线和参考地。

介质层的材质使用Rogers R04003，其相对介电常数ᵋ=3. 38，损耗正切tan$ =0. 0027，介质层厚度为1. 52mm。介质层的下表面是单天线的，介质层的上表面馈线和单天线。其中，左的L形结构是高频单天线，工作于IEEE802. 11a频段，BP作频率为 5. 15GHz〜5. 825GHz，右侧的L形结构是低频单极子天线，工作于IEEE802. lib频段，即工作频率为；4GHz 〜；4825GHz。

2. 单极子天线流程

(1)启动HFSS 软件，HFSS运行后会自动新建一个工程，并保存，工程名必须为英文；

(2)设置求解类型；设置模型长度单位；添加和定义设计变量；

(3) 创建单极子天线模型，创建介质层，创建介质层上表面单极子天线贴片模型，设置

端口激励，设置辐射边界条件

(4) 求解设置

(5) 设计检查和运行仿真计算

(6)数据处理，查看计算结果，包括回波损耗S11 参数、电压驻波比VSWR、smith原图输入阻抗、方向图等进行优化设计得到最优解。

3. 单极子天线结构

为了便于后续的参数化分析，即分析天线的各项结构参数对天线性能的影响，在HFSS 设计建模时需要定义一系列的变量来表示天线的结构，使用变量表示的单极子天线参数化设计模型如图3. 4. 3所示。其中，定义的变量名称、代表的结构参数以及变量的初始值如表3. 4. 1所示。

4. 单极子天线仿真及分析

HFSS拥有强大的数据后处理功能，仿真分析完成后，在数据后处理部分能够给出天线的各项性能参数的仿真分析结果，如回波损耗、驻波比、Smith圆图、输人阻抗和方向图等。下面我们就借助单极子天线设计实例来讲解HFSS中查看天线各项性方向图等。下面我们就借助单极子天线设计实例来讲解HFSS中查看天线各项性能参数的具体操作。

图4-3 单极子天线的回波损耗（S11 参数）

图4-4不同R2对应的S11曲线

5 结论

从分析结果中可以看出，在IEEE 802. 11a (即5. 15GHz ~5. 825GHz)频段内，S11小于-1468;在〇<：<8〇2.11^(即2.4/0~2.4825/0)频段内，S11大于-10DB，要求。其原因是低频段单极子天线的长度偏长，导致谐振频点偏低。因此我们调节天线的天线的S11 频点落在2.4G0 ~ 2.4825GHz