应用于手机中的WLAN三频带天线设计解析
基于ieee 802.11标准的无线局域网（wlan）允许在局域网络环境中使用可以不必授权的ism（industrialscientific and medical）频段中的2.4 ghz或5 ghz射频波段进行无线连接。因此wlan作为当前最有效的无线接入网络之一，已被广泛应用在无线通信中。 与利用双绞铜线构成局域网络相比，wlan具有可移动、更迅捷、费用低、更可靠等优点。随着无线局域网ieee 802.11a标准（5.15~5.35 ghz，5.725~5.825 ghz）和ieee 802.11b/g标准（2.4~2.483 5 ghz）的相继提出，wlan得到了迅猛发展。与此同时就要求频带性能可以同时达到ieee802.11a/b/g标准。
随着无线通信的迅猛发展，手持式移动终端设备成为人们日常生活的必须品。手机作为使用最普遍的一种，被提出越来越高的要求。轻、薄、小成为如今手机发展的潮流。即在极为有限的空间内设计出符合要求的天线，这使得天线的设计难度增大。微带天线由于其尺寸小、低剖面、质量轻、易加工、成本低等特点，在手机中被广泛应用。人们根据微带天线的特性，进行一系列的改进。包括利用共面波导馈电，多层结构，缝隙加载技术来实现带宽增加和天线尺寸减小。
本文设计了一种微带天线，其长度为19 mm，宽度为7.5 mm.尺寸小、结构简单、易于加工，可工作在无线局域网的2.4 ghz、5.2 ghz、5.8 ghz三频段，在手机中具有很高的应用价值。
1 天线设计 用常见的fr4基板模拟手机电路板，该pcb板尺寸为118 mm×58 mm，厚度为1.2 mm，相对介电常数为4.4.
该天线占用pcb 板的面积为7.5 mm×19 mm，其背面切去地板尺寸为9 mm×33 mm.wlan 天线结构的具体尺寸在图2中进行标注。在图2中，a为馈电点，b为接地点，其宽度均为1.1 mm.
图1 wlan天线结构示意图
图2 wlan天线具体结构及尺寸（单位：mm）
2 仿真与测试结果及分析 对图2中所示结构用仿真软件进行仿真，设置的扫频范围从2~6 ghz.得到-10 db 的阻抗带宽如图3 所示。从图3中看出带宽以-10 db为标准，得到的低频部分的带宽为2.344~2.528 ghz，而高频部分带宽为4.607~5.859 ghz，完全覆盖ieee 802.11a/b/g标准。
图3 天线s11仿真结果
在此基础上制作了一款天线实物，照片如图4所示。
图4 wlan天线的实物图
天线实物的s 参数采用agilent e5071c矢量网络分析仪进行测试。图5是天线s11参数的实测结果。从图5中可以看出，实测结果达到wlan的三频段带宽要求。
图5 wlan天线的s11实测结果
图6 不同s长度的回波损耗仿真结果
改变图2所示天线中s 的长度，进行仿真对比，结果如图6 所示。从图6 中可看出，s 的长度对wlan 天线高频部分的带宽有较大影响。
图7给出所设计的天线在2.4 ghz，5.2 ghz，5.8 ghz三频点处的电流分布图。从图7中可以看出在2.4 ghz电流主要集中在左上部分和下部分支路，在5.2 ghz电流主要集中在下部分支路，在5.8 ghz电流主要集中在右上部分和下部分支路。
图7 天线在不同频率时的电流分布
图8 不同频率处的二维方向图
图8给出了该天线在2.4 ghz，5.2 ghz，5.8 ghz处的二维方向图。从图8中可以看出方向图在三个频点处都具有全向性。在高频处，因天线尺寸的细微改变都会导致表面电流分布的较大变化，故方向图有一定的曲折。
图9给出的是该天线在2.4 ghz，5.2 ghz，5.8 ghz处增益的三维方向图。在2.4 ghz时增益可达到5.37 db，5.2 ghz时增益为2.4 db，5.8 ghz时增益达到4.77 db。
图9 不同频率时的三维方向图
图10 天线的效率
图10 为天线仿真得到的辐射效率和总效率，其中天线在2.4 ghz，5.2 ghz，5.8 ghz点处的总效率分别为78%，82%，76%.在wlan三个频带内的总效率范围是67%~87%。综合以上的仿真和实测结果，所设计天线的-10 db阻抗带宽完全符合wlan 的ieee 802.11a/b/g标准，且具有良好的方向性和辐射效率，满足在手机中的应用要求。
3 结论 该款应用于手机中的wlan天线，仿真和实测结果表明，具有较宽的-10 db阻抗带宽，良好的方向图和效率，而所占面积仅为7.5 mm×19 mm.尺寸小，结构简单，易于加工，符合如今手机“轻、薄、小”的潮流。对手机内置天线的小型化的设计具有重要意义。
功能块MCA_CamInDirect的电子凸轮功能（3）
5G时代的到来必定成为小米走向更高更强的一次良机
小米9 Pro 5G正式发布该机搭载骁龙855 Plus支持5G双卡三频全网通
苹果将在明年推出自主研发的桌面电脑处理器A14T
RFID养老院人员定位系统解决方案
应用于手机中的WLAN三频带天线设计解析
机器人团队完成了Wikipedia机器人的首次普查
中国移动发布了2019年至2020年骨架式带状光纤产品集采中标结果
预估2024年人脸识别市场的复合年增长率为16．6％
为何交流电源变直流电源时电压会增加1.4倍
分析师：iPhone12销量预期上调至略低于9000万部
提升LED固晶机的可靠性，推荐你选这些传感器
影响电缆使用寿命的因素_如何延长电缆的寿命
平高集团研制的电机驱动断路器已通过国家电网公司科技部验收
2DPSK信号数字化解调技术研究
三大应用面板Q4或同降温
电阻阻值规格速查表
并联机器人在现代食品加工领域的应用
关于玻璃制造的详细流程和作用
网宿科技与中国铁塔合作将共同推进5G生态的技术创新
随着无线通信的迅猛发展，手持式移动终端设备成为人们日常生活的必须品。手机作为使用最普遍的一种，被提出越来越高的要求。轻、薄、小成为如今手机发展的潮流。即在极为有限的空间内设计出符合要求的天线，这使得天线的设计难度增大。微带天线由于其尺寸小、低剖面、质量轻、易加工、成本低等特点，在手机中被广泛应用。人们根据微带天线的特性，进行一系列的改进。包括利用共面波导馈电，多层结构，缝隙加载技术来实现带宽增加和天线尺寸减小。
本文设计了一种微带天线，其长度为19 mm，宽度为7.5 mm.尺寸小、结构简单、易于加工，可工作在无线局域网的2.4 ghz、5.2 ghz、5.8 ghz三频段，在手机中具有很高的应用价值。
1 天线设计 用常见的fr4基板模拟手机电路板，该pcb板尺寸为118 mm×58 mm，厚度为1.2 mm，相对介电常数为4.4.
该天线占用pcb 板的面积为7.5 mm×19 mm，其背面切去地板尺寸为9 mm×33 mm.wlan 天线结构的具体尺寸在图2中进行标注。在图2中，a为馈电点，b为接地点，其宽度均为1.1 mm.
图1 wlan天线结构示意图
图2 wlan天线具体结构及尺寸（单位：mm）
2 仿真与测试结果及分析 对图2中所示结构用仿真软件进行仿真，设置的扫频范围从2~6 ghz.得到-10 db 的阻抗带宽如图3 所示。从图3中看出带宽以-10 db为标准，得到的低频部分的带宽为2.344~2.528 ghz，而高频部分带宽为4.607~5.859 ghz，完全覆盖ieee 802.11a/b/g标准。
图3 天线s11仿真结果
在此基础上制作了一款天线实物，照片如图4所示。
图4 wlan天线的实物图
天线实物的s 参数采用agilent e5071c矢量网络分析仪进行测试。图5是天线s11参数的实测结果。从图5中可以看出，实测结果达到wlan的三频段带宽要求。
图5 wlan天线的s11实测结果
图6 不同s长度的回波损耗仿真结果
改变图2所示天线中s 的长度，进行仿真对比，结果如图6 所示。从图6 中可看出，s 的长度对wlan 天线高频部分的带宽有较大影响。
图7给出所设计的天线在2.4 ghz，5.2 ghz，5.8 ghz三频点处的电流分布图。从图7中可以看出在2.4 ghz电流主要集中在左上部分和下部分支路，在5.2 ghz电流主要集中在下部分支路，在5.8 ghz电流主要集中在右上部分和下部分支路。
图7 天线在不同频率时的电流分布
图8 不同频率处的二维方向图
图8给出了该天线在2.4 ghz，5.2 ghz，5.8 ghz处的二维方向图。从图8中可以看出方向图在三个频点处都具有全向性。在高频处，因天线尺寸的细微改变都会导致表面电流分布的较大变化，故方向图有一定的曲折。
图9给出的是该天线在2.4 ghz，5.2 ghz，5.8 ghz处增益的三维方向图。在2.4 ghz时增益可达到5.37 db，5.2 ghz时增益为2.4 db，5.8 ghz时增益达到4.77 db。
图9 不同频率时的三维方向图
图10 天线的效率
图10 为天线仿真得到的辐射效率和总效率，其中天线在2.4 ghz，5.2 ghz，5.8 ghz点处的总效率分别为78%，82%，76%.在wlan三个频带内的总效率范围是67%~87%。综合以上的仿真和实测结果，所设计天线的-10 db阻抗带宽完全符合wlan 的ieee 802.11a/b/g标准，且具有良好的方向性和辐射效率，满足在手机中的应用要求。
3 结论 该款应用于手机中的wlan天线，仿真和实测结果表明，具有较宽的-10 db阻抗带宽，良好的方向图和效率，而所占面积仅为7.5 mm×19 mm.尺寸小，结构简单，易于加工，符合如今手机“轻、薄、小”的潮流。对手机内置天线的小型化的设计具有重要意义。
功能块MCA_CamInDirect的电子凸轮功能（3）
5G时代的到来必定成为小米走向更高更强的一次良机
小米9 Pro 5G正式发布该机搭载骁龙855 Plus支持5G双卡三频全网通
苹果将在明年推出自主研发的桌面电脑处理器A14T
RFID养老院人员定位系统解决方案
应用于手机中的WLAN三频带天线设计解析
机器人团队完成了Wikipedia机器人的首次普查
中国移动发布了2019年至2020年骨架式带状光纤产品集采中标结果
预估2024年人脸识别市场的复合年增长率为16．6％
为何交流电源变直流电源时电压会增加1.4倍
分析师：iPhone12销量预期上调至略低于9000万部
提升LED固晶机的可靠性，推荐你选这些传感器
影响电缆使用寿命的因素_如何延长电缆的寿命
平高集团研制的电机驱动断路器已通过国家电网公司科技部验收
2DPSK信号数字化解调技术研究
三大应用面板Q4或同降温
电阻阻值规格速查表
并联机器人在现代食品加工领域的应用
关于玻璃制造的详细流程和作用
网宿科技与中国铁塔合作将共同推进5G生态的技术创新