微带天线在无线局域网的应用

姜 云

(天津广播电视网络有限公司 天津300072)

1 研究背景与意义

传统的有线网络，是采用同轴电缆、双绞线和光纤来连接的计算机网络。局域网(Local Area Network，LAN)是指在一定范围内由多台计算机连接而成的计算机组。网络时代和信息时代的到来，使人们对计算机网络的依赖越来越强，一定范围内要求互联的计算机数目相应增加，类型多样复杂；同时，手机上网日益普遍，传统的有线网络受到制约。因此，无线通讯网络技术快速发展并日益成为人们生活不可或缺的一部分。

无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Networks)是计算机网络与无线电通信技术相结合的产物，它提供了使用无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，利用射频技术与电磁波技术，具有安装便捷、良好的移动性等优点。天线设计技术的发展，使得在 WLAN中，每个节点在保证信号强度的同时，实现对整个区域的覆盖。

无线通信的发展必然需要射频前端技术相应提高。其中，平面印制天线具有集成度高、价格低廉的优点，得到了重点关注和发展。其优势具体表现在与传统天线相比，具有更为紧凑的二维结构和较低的剖面，在PCB板上较容易集成，并且方便进行电路一体化设计。经过合理的设计，平面印制天线可以在占有很小面积的情况下，实现较高的增益和足够的带宽。

2 微带天线的发展现状

微带天线由一片薄介质片构成，介质片的一面用金属沉积有几何形状的辐射元，通常是矩形、圆形等，而另一面则贴以金属薄层，用来作为接地板。由于微带天线的构成特点，使其具有很多突出优点：①体积较小，重量又很轻，同时它有低剖面的结构，能够较容易地实现与载体共形；②可以大批量生产，并且成本相对低廉；③散射截面很小；④可以获得单方向上的宽瓣方向图，其最大辐射方向是在平面的法线方向；⑤与微带线路能够较容易实现集成；⑥可以比较容易实现线极化和圆极化，并且容易达到双频段、双极化等多功能工作。

微带天线的这些特殊优点使其在约100,MHz～100,GHz的宽广频域上日益广泛地得以应用。在遥感技术、卫星通信、雷达监控、导弹遥测、生物医学辐射器以及各种无线电设备中都有微带天线的使用。

但是，微带天线与其他天线相比也有一些缺点，不足之处表现在：①单个微带天线的功率容量较低；②介质片的质量对微带天线性能影响较大；③效益较低，例如在匹配负载上会有很大的损耗；④带宽相对较窄；⑤会出现副瓣不容易控制的情况，因为在表面波、接头、馈线等会产生不需要的辐射。

在实际应用过程中，微带天线的优势大大超过它的劣势，并且，通过一些合理的设计，微带天线的不足将会得到很大的改善。随着研究设计的日益完善，微带天线将会在更多领域更好地发挥作用。

3 微带天线的分类

常用的微带天线是在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面采用光刻腐蚀等方法制作出一些特定形状的金属贴片，利用微带线或者同轴探针对贴片馈电。当金属贴片是一个面积单元的时候，我们称其为微带天线；当金属贴片是一个细长带条的时候，我们称其为微带阵子天线。当然，金属贴片还可以是其他形状。还有另外一种微带天线我们称其为微带缝隙天线，它是由微带馈线和开在地板上的缝隙组成，即把接地板刻出窗口即缝隙，而在介质基片的另一面刻出微带线对缝隙馈电，缝隙的形状也是多种多样的。

具体说，微带天线可以分为 3种基本类型：微带贴片天线、微带行波天线和微带缝隙天线。

3.1 微带贴片天线

微带贴片天线是由一个薄的介质基片构成，在基片的一面上有任意平面几何形状的导电贴片，基片的另一面上接地板。在设计使用中可以通过改变馈电位置来调节天线的输入阻抗，也可以通过适当地增加基片的厚度或其他方法来展宽频带。但是，同时应注意避免出现明显的表面波，表面波是指因为接地板上的介质层会造成电磁场束缚在导体表面附近传播而不向空间辐射而产生的波。

3.2 微带行波天线

微带行波天线(Microstrip Traveling-Wave Antenna)是由基片、在基片一面上的链形周期结构或普通的长TEM波(TEM波即电磁波的电场和磁场都在垂直于传播方向的平面上)传输线和基片另一面上的地板组成。微带行波天线沿线传输行波，一端接一个匹配负载，当天线上维持行波的时候，可以通过设计实现主波束位于从边射到端射的任意方向。

3.3 微带缝隙天线

微带缝隙天线由微带馈线和开在地板上的缝隙组成，缝隙的形状多样化，可以根据具体设计进行选择，一般常见的有宽缝天线、窄缝天线、圆环缝天线、圆贴片缝天线等。

4 天线在无线局域网的应用

随着信息技术的日益发展，人们对信息的需求度日益提高，需要在任意时间、任意地点进行实时数据的传输与接收。因此，就要求无线、移动、多媒体的网络技术与之相适应，这些都进一步推动了无线局域网的发展。无线局域网凭借无线传输信道，能够实现在一定范围内的无线网络通信，是有线局域网的发展和延伸。天线技术设计的进一步发展完善，能够保证在选定范围内实现信号强度稳定的覆盖，其中，微带天线更是因为其具有性价比高、集成度更高、体积小等特殊优点成为无线局域网应用的一个重点研究领域，并在实际应用中取得了不俗的成绩。

［1］宋铮，张建华，黄冶. 天线与电波传播[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，2003.

［2］钟顺时. 微带天线理论与应用[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，1991.

［3］薛睿峰，钟顺时. 微带天线小型化技术[J]. 电子技术，2002(3)：62-64.

［4］邓中亮，邓鹏. WLAN平面天线研究[J]. 现代电子技术，2007(17)：62-64.