新型WLAN平面倒F雙頻天線(xiàn)的設計

這里，c為真空中光速，l和w為輻射單元的長(cháng)度和寬度，f0為輻射單元的諧振頻率。通過(guò)計算，我們取路徑A的長(cháng)度約為12 mm，使其諧振在5．5 GHz頻段；取路徑B的長(cháng)度約為32 mm，使其諧振在2．4 GHz頻段。
采用Ansoft公司的電磁仿真軟件HFSS 10．0對天線(xiàn)進(jìn)行仿真。通過(guò)調節短路針的位置L1以及輻射貼片開(kāi)路端的長(cháng)度L4使天線(xiàn)諧振在2．4／5 GHz藍牙和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)頻段。由圖1(a)可知，在固定L4不變的情況下(取L4=16 mm)，以ra為基準線(xiàn)，改變短路針的位置L1會(huì )同時(shí)改變電流路徑A和電流路徑B的長(cháng)度。當減小L1的長(cháng)度時(shí)(L1=10 mm)，路徑B的長(cháng)度變長(cháng)，如圖2所示，低頻段向左移動(dòng)。與此同時(shí)，路徑A的長(cháng)度變短，高頻段向右移動(dòng)。當L1變長(cháng)時(shí)(L1=14 mm)，則得到相反的結果。相似的原理，在固定L1不變的情況下(取L1=12 mm)，以rb為基準線(xiàn)，調節L4的長(cháng)度改變了低頻部分的電流長(cháng)度，而高頻部分的電流長(cháng)度保持不變，如圖3所示。綜上可知，路徑B和路徑A分別控制著(zhù)2．4 GHz和5 GHz頻段。最終仿真優(yōu)化的結果取L1=12 mm，L4=16 mm。

調試完兩個(gè)諧振頻率點(diǎn)后發(fā)現：低頻部分的帶寬相對較窄，因此，在控制低頻的輻射單元處加載階梯形槽。由于多節匹配傳輸線(xiàn)結構能夠實(shí)現寬帶匹配，所以這種階梯形結構能夠較容易的實(shí)現天線(xiàn)帶寬的展寬。如圖4所示，在加載了階梯形槽后帶寬有了較明顯的展寬。

3 天線(xiàn)測試
對天線(xiàn)進(jìn)行實(shí)際加工來(lái)證明設計的有效性。其最終尺寸為：L=47．5 mm，W=20 mm，L1=12 mm，L2=6 mm，L3=5 mm，L4=16 mm，L5=10 mm，L6=3 mm，L7=27．5 mm，W1=2 mm，W2=1 mm，W3=2 mm，W4=1．5 mm，W5=2．5 mm，W6=5 mm，W7=11 mm，W8=6 mm，H=7 mm，R=0．5 mm。
采用安捷倫公司的8722ES網(wǎng)絡(luò )分析儀進(jìn)行測試，測試得到的兩個(gè)諧振頻率點(diǎn)分別為：2．4 GHz和5．5 GHz，阻抗帶寬分別為300 MHz(2．21～2．51 GHz)大約為12．50％和1 070 MHz(4．95～6．02 GHz)大約為19．51％。圖5是回波損耗的測試結果與仿真結果的比較，可見(jiàn)，二者吻合良好。該天線(xiàn)在兩個(gè)工作頻段上的輻射方向圖分別如圖6和圖7所示，可見(jiàn)天線(xiàn)具有較好的全向性能，能夠滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)天線(xiàn)的要求。如圖8所示，所設計天線(xiàn)的增益在低頻部分(2．21～2．51 GHz)達到3．1～3．6 dBi，變化范圍在0．5 dBi以?xún)?，在高頻部分(4．95～6．02 GHz)達到6．1～6．7 dBi，變化范圍在O．6 dBi以?xún)取?p>

4 結 語(yǔ)
本文提出并設計測試了一種新型小型化雙頻平面倒F天線(xiàn)，該天線(xiàn)設計簡(jiǎn)潔、靈活，在選定開(kāi)槽位置后，只需通過(guò)調節短路針位置L1和開(kāi)路端長(cháng)度L4即可方便調節兩個(gè)諧振頻率。通過(guò)加載階梯形槽使天線(xiàn)具備較大的阻抗帶寬，可完全覆蓋2．4／5 GHz頻段，以滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)對雙頻天線(xiàn)的要求。此外，該天線(xiàn)體積小、成本低、饋電方便，有較好的全向輻射特性和較高的增益，適用于目前的無(wú)線(xiàn)通信系統，具有廣闊的應用前景。