1 引言

在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通信系統中，基于節約成本的考慮，為能在同一天線(xiàn)上實(shí)現2.402GHz—2.482GHz（IEEE802.11b/g）和5.15GHz—5.87GHz（IEEE802.11a）頻段覆蓋，雙頻或多頻天線(xiàn)應運而生。CPW結構具有工作頻帶寬、單一金屬層、易于與有源設備或MMIC集成等優(yōu)點(diǎn)，CPW饋電的天線(xiàn)已被很多人設計應用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通信。雙頻單極子，但它們共同的缺點(diǎn)是阻抗帶寬比較窄。文天線(xiàn)需要一短路探針連接地面和印刷單極子，這樣增加了設計的復雜性以及制作成本。一種CPW饋電的平面倒F天線(xiàn)（PIFA），但結構較復雜且尺寸還是較大。

本文給出了一種新型的應用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的倒S型CPW饋電雙頻天線(xiàn)，天線(xiàn)的整體結構尺寸為20×16.5×1.6mm3。在Bluetooth/WLAN頻段內達到頻帶工作要求，且輻射方向圖符合全向性。

2天線(xiàn)設計

圖1為雙頻印刷單極子天線(xiàn)的結構圖。介質(zhì)基板為FR4，厚度為1.6mm，介電常數為4.4。天線(xiàn)的輻射單元類(lèi)似于倒S型，采用CPW饋電方式。天線(xiàn)的結構尺寸采用基于有限元的全波仿真軟件HFSS優(yōu)化得到。倒S型天線(xiàn)采用CPW饋電，CPW結構的中心饋線(xiàn)尺寸Wf為2mm，槽寬g為0.2mm，剛好為標準的50W共面波導。在CPW中間信號線(xiàn)兩側兩個(gè)有限的地面的尺寸Lg×Wg都為8×7mm2。天線(xiàn)的主輻射單元是一個(gè)類(lèi)似于倒S的結構，整個(gè)倒S由6條帶線(xiàn)組成，他們的尺寸如下表所示：

倒S離地面的距離，即l5與地面的距離S，會(huì )影響到5GHz的頻段寬度及輻射方向圖，通過(guò)HFSS優(yōu)化得到S為1mm。

倒S型天線(xiàn)單元有兩個(gè)不同的諧振路徑，分別為L(cháng)1等于I1+I2+I3+I4和L2等于I5+I6。這兩個(gè)不同的路徑長(cháng)度L1,L2分別接近2.4GHz和5.2GHz的五分之一波長(cháng)。通過(guò)調節L1的長(cháng)度使天線(xiàn)諧振于2.4GHz工作頻段，同樣的通過(guò)調節L2的長(cháng)度使天線(xiàn)諧振于5.2GHz工作頻段。另外，通過(guò)全局優(yōu)化天線(xiàn)的結構尺寸（l1,l2,l3,l4,l5,l6，S）可以改善2.4GHz和5.2GHz的頻帶寬度。通過(guò)調節l4的長(cháng)度，可以有效的展寬2.4GHz頻段的寬度。通過(guò)調節S的大小，可以有效的展寬5.2GHz頻段的寬度。

（a）

(b)

(a)俯視圖（b）前視圖

圖1天線(xiàn)的幾何結構圖

3實(shí)驗結果及討論

圖2為制作的天線(xiàn)實(shí)物。使用AgilentE5071B網(wǎng)絡(luò )分析儀天線(xiàn)的回波損耗進(jìn)行了測量，結果如圖3所示。圖中同時(shí)給出了仿真計算曲線(xiàn)，可見(jiàn)，兩者在工作頻段內吻合的較好。測量得到的在2.4GHz和5GHz的-10dB測量阻抗帶寬分別為22.08%(2.2GHz－2.73GHz，中心頻率為2.41GHz)和22.7%(4.65GHz－5.93GHz，中心頻率為5.65GHz)。滿(mǎn)足雙頻WLAN應用所需的頻段要求。

圖2實(shí)物圖

圖3天線(xiàn)的測量與仿真回波損耗