基于倒f形式的wifi基站天线研究

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1、国内图书分类号：TN4学校代码：10213国际图书分类号：654密级：公开工学硕士学位论文基于倒F形式的Wi-Fi基站天线研究硕士研究生：刘鹏飞导师：宋朝晖教授申请学位：工学硕士学科：电磁场与微波技术所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2013年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN4U.D.C:654DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONWi-FiBASESTATIONANTENNABASEDONINVERTED-FANTENNACandidate：LiuPengfeiSuper

2、visor：Prof.SongZhaohuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectromagneticFieldandMicrowaveTechnologyAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：July,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要伴随Wi-Fi技术在通信系统中的发展与应用，对Wi-Fi基站天线的要求越

3、来越高。本文通过对倒F天线与微带天线的对比分析，发现其具有小型化、宽频带、高增益、辐射方向图规则等特性，因此提出将倒F天线作为Wi-Fi基站天线阵列的天线单元。然后针对不同的应用场合，本文设计了三款天线，分别是：基于悬浮微带的Wi-Fi基站天线、基于倒F的小型化Wi-Fi基站天线、基于倒F的圆极化Wi-Fi基站天线。首先，通过对普通微带阵列天线（FR-4介质板厚度1.5mm，相对介电常数为4.6）分析，其阻抗带宽无法满足Wi-Fi基站带宽要求，因此本文提出了一种4×1悬浮微带阵列天线。该天线采用简单功分器级联馈电，悬浮结构的微带辐射贴片拓展了天线带宽。通过对微带馈线地板采用渐变锥削结

4、构，减小了馈线地板对辐射贴片谐振频点的影响，且提高了天线增益。仿真结果表明悬浮微带天线带宽比普通微带天线带宽增加约150MHz。天线实测反射系数在2.35~2.59GHz频带内均低于-10dB(相对带宽为8.9%)。在2.45GHz时的H面与E面半功率波束宽度分别为28°和60°，天线增益为12.6dB。实测结果验证了文中提出的锥削地与悬浮微带结构扩展天线带宽的有效性，且能够满足Wi-Fi基站天线要求。其次，为实现Wi-Fi基站天线小型化，本文提出了一种基于倒F的Wi-Fi基站天线。与微带天线相比倒F天线的阻抗带宽较宽。通过在倒F天线单元下加反射板，得到的倒F天线辐射特性良好，且采用

5、阵列方向图综合方法证明了倒F天线阵列能够达到微带天线阵列所具备的辐射方向图。天线实测反射系数在2.18GHz~2.66GHz频段内小于-10dB(带宽460MHz，相对带宽19.8%)，2.45GHz时其方向图在φ=0°和φ=90°平面内的半功率波束宽度分别为34°和74°，天线增益为11.5dB。天线所用FR-4介质板尺寸仅为155mm×35mm，仅为微带天线阵列尺寸的33.6%，实现了小型化。最后，提出一种基于倒F天线的圆极化Wi-Fi基站天线。在上述倒F基站天线设计的基础上通过对倒F天线地板的倾斜设计，减小了天线在各相位时刻的电流幅度差异，并且各时刻电流方向近似连续变化，形成了

6、一个完整的圆，因而天线实现了圆极化。天线测试结果为在2.31GHz~2.61GHz频段内反射系数小于-10dB(带宽为300MHz，相对带宽12.2%)，增益为11.3dB。中心频率2.45GHz时的轴比为1.2dB，φ=0°和φ=90°两个面的半功率波束宽度分别为32°和78°，且在主波束范围内均实现了良好的圆极化。圆极化倒F天线阵列天线的提出，不仅可以用于Wi-Fi基站，而且为研究和设计圆极化天线提供一种独特的思路。关键词：Wi-Fi；基站天线；悬浮微带；半功率波束宽度；倒F天线；圆极化IAbstractAbstractAtpresent,Wi-Fitechnologydevel

7、opsrapidlyandiswidelyused.HigherrequireofWi-Fibasestationantennaisurgent.Inverted-Fantennaisacommonantenna,buthardlyconductedasarrayunit.Bymeansofanalyzinginverted-Fantennainthispaper,wefoundthisantennaoccupiescharacteristicsofmin