Slot oker bandbredden til WLAN-patronantennen.

Tradlose lokalnettverk (WLAN) pa 5 GHz tilbyr de imponerende datahastighetene (54 Mb / s) som har hjulpet dem til a vokse i popularitet. Den bredeste bandbredden til disse systemene, fra 5,15 til 5,85 GHz, utgjor ogsa en utfordring for RF-krets- og antennedesignere. Heldigvis er det mulig a dekke hele 5 GHz-bandet ved hjelp av en kompakt patchantenne.

Tradisjonelt er patchantenner begrenset i bandbredde, vanligvis mindre enn 5 prosent. Men mange tiln rminger har blitt utviklet for a oke bandbredden til en patch-antenne, inkludert bruken av en U-formet spalte kuttet i lappen. 1,2 Et sett med design likninger er avledet med det formal a bestemme sporets dimensjoner i forhold til plasterstorrelsen, og disse ligningene har vist god noyaktighet i forhold til malte resultater. 2.

Figur 1 viser et eksempel pa en bredbandsantenne med et U-formet spor for 5 GHz bruk. Antennepatchen er 1.719 in. Lang og 0.866 in. Bred. Med en hoyde pa bare 3,5 mm, er den designet for lavprofil-applikasjoner, som for eksempel i WLAN-kort. Plasterantennen er matet med en sonde n r lappens midtpunkt. Sporet, som er 0,022 tommer bredt, er kuttet symmetrisk rundt RF-matpunktet. Antennestrukturen er ekstremt enkel, men gir god RF-ytelse. Figur 2 viser antennens returfall, bedre enn 10 dB. Plottet viser at antennen lett kan dekke et omrade pa 5 til 6,5 GHz med 26,5 prosent bandbredde.

Tilsetningen av resonansmodus bidrar til a oke patch-antennebandbredden. Nar flere resonanspunkter er opprettet, kan de plasseres pa optimaliserte posisjoner for god ytelse. I utformingen av figur 1 er totalt to slike resonanspunkter mer enn nok til a oppna bandbreddemalene for 5 GHz WLAN-operasjon. Den totale bandbredden og dybden av den kombinerte resonansen kan styres ved a bevege hver av de to resonanspunkter n rmere eller lenger fra hverandre. Nar resonanspunktene er n rmere, er bandbredden mindre og antennen passer bedre til 50 . Nar resonanspunktene spres lenger fra hverandre, oker bandbredden, men antennen er mindre tilpasset til 50 .

Plasten selv gir et resonanspunkt. Den U-formede sporet er et annet resonanspunkt. Den U-formede spalten tvinger i hovedsak strom til a stromme i en annen bane pa lappen. Hver bane av strommen tilsvarer et resonanspunkt. Nar den tilsvarende stromningsveien er bestemt, kan den lett konverteres tilbake til resonansfrekvensen basert pa dens lengde. Dette er grunnleggende teori bak denne typen antenne. Figur 3 og 4 viser stromstrommen ved de to resonanspunktene i patchantenneen. Ved 5,3 GHz strommer RF-strommen opp forst, og returnerer deretter til innmatingspunktet. Ved 6,3 GHz strommer RF strommen forst ned. Detaljert avledning av designekvasjonen finnes i ref. 2 og vil ikke gjentas her. Siden designet er en iterativ prosess, er det mulig a kompilere designligningene fra ref. 2 inn i et MathCAD-program. For klarhet har notasjonen til den opprinnelige referansen blitt fulgt her, 2 med MathCAD-filen vist i figur 5. Alle dimensjoner er i metriske enheter.

De avledede ligningene, utviklet ved a observere RF strom-stromningsbanene pa en patch-antenne, ble brukt som utgangspunkt for den U-formede patchantenneutformingen. Mange runder med simuleringer ble utfort for a optimalisere utformingen. For dette optimaliseringsformalet ble IE3D-tredimensjonal (3D) elektromagnetisk (EM) simuleringsprogramvare fra Zeland Software (Fremont, CA) brukt til a modellere patchantenneen. Hver simuleringskrets kreves omtrent 20 minutter med god noyaktighet pa en vanlig personlig datamaskin (PC).

Den U-formede patchantenneens stralingsmonster er vist i figur 6, med retningsmonsteret typisk for patchdesign. Simulert maksimal antenneforsterkning er n r 9,5 dBi. Pa grunn av sin kompakte storrelse, generos bandbredde og hoy forsterkning er den U-formede patchantenne godt egnet for punkt-til-punkt-applikasjoner i 5 GHz WLAN-systemer.

Forfatteren setter stor pris pa de tekniske stottene fra Dr. Jiang-X Zheng of Zeland pa IE3D-programvare. IE3D er et varemerke for Zeland Software. Mathcad er et registrert varemerke for MathSoft, Inc.