【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】用于WLAN的雙頻反C形CPW饋電天線設(shè)計近年來，隨著無線局域網(wǎng)(WLAN)的廣泛應(yīng)用，人們隨時隨地都可以享受到便捷的無線通信。為了更大程度地滿足用戶的需求，新的無線局域網(wǎng)(WLAN)必須覆蓋2.4GHz(2.4～2.484GHz)、5.2GHz(5.15～5.35GHz)和5.8GHz(5.725～5.825GHz)這兒個頻段，這對天線工程師提出了新的要求。國內(nèi)外已繹對此開展了大量研究。文獻提出了一種半U型開槽疊層寬帶做帶天線。這種天線構(gòu)造簡單并可覆蓋5.2GHz和5.8GHz的頻帶，但無法滿足IEEE802.11h在2.4GHz頻段上使用要求。而利用共面波導饋電的終端開路的矩形環(huán)單極子天線同樣是構(gòu)造簡單，但在5.8GHz的頻段上有所缺陷。文獻提出了一種E形微帶貼片和一個偶極子組成的天線。該天線雖然可以在兩個頻段內(nèi)工作，但在2.4GHz的頻帶內(nèi)-10dB阻抗帶寬缺陷以完全覆蓋2.400～2.484GHz的頻率范圍。文獻提出一種G型單極子天線可滿足帶寬的需要，但11個自由量較多，使得天線設(shè)計較為復雜。文獻中的平板單極子天線利用一片有切角的矩形單極子實現(xiàn)了完全覆蓋WLAN的所需范圍，構(gòu)造簡單，然而面積過大。同時微波存取互通(wiMAX)所用的3.3～3.6GHz處于WLAN的頻段之問。為到達陷波的效果，可在一個超寬帶單極子天線中參加微帶線以起到頻段阻斷的作用?；蛘咴诠裁娌▽У某瑢拵螛O子上開C型槽起到頻帶阻斷的作用。然而這些設(shè)計同時也增加了天線系統(tǒng)的復雜性。W.C.Liu提出了一種構(gòu)造簡單的雙頻CPW天線。

基于共面波導(CPW)的研究，文中提出了一種具有共面波導構(gòu)造的反C型單極子雙頻天線。通過對天線的仿真優(yōu)化，可以看出天線具有體積小、構(gòu)造簡單的特點，且能同時工作在無線局域網(wǎng)的多個頻段上。

1天線設(shè)計

天線構(gòu)造如圖1所示。圖中該天線是一個有缺口的環(huán)形單極子、環(huán)形單極子底部一邊采用漸變構(gòu)造，這種構(gòu)造使得天線從一個諧振頻率平坦地過渡到另一個諧振頻率上，從而實現(xiàn)單極子天線在較寬的頻帶上實現(xiàn)阻抗匹配。整個天線如同一只扳手，而其上部構(gòu)造如同一個顛倒的字母C。C型構(gòu)造的兩臂分別產(chǎn)生一個諧振頻率。該天線可看作一個長為(L1+T+L2)，寬為(W1+W2+W3)環(huán)形單極子減去左上角的部分所形成的。天線采用共面波導饋電，特征阻抗為50Ω，微帶饋線寬度Wf，饋線和地板之間的縫隙寬度為g。地板的長寬分別為L，W。

天線設(shè)計在一塊相對介電常數(shù)為4.4，厚度為1.6mm的FR4介質(zhì)基板上。天線總尺寸為36mm×28.6mm×1.6mm。天線分別諧振在2.5GHz和5.5GHz，并覆蓋了IEEE802.11a／b／g中所規(guī)定的WLAN的工作波段。

2仿真結(jié)果和分析

利用AnsoftHFSS開展優(yōu)化，可得到較好的天線性能。天線的幾何參數(shù)如下：Wf=3mm，g=0.5mm，L=17mm，W=1mm，Ls=36mm，Ws=28.6mm，L1=1.5mm，T=1.5mm，W1=14.5mm，L2=12mm，W2=0.5mm，L3=5.5mm，W3=1mm，L4=9mm，W4=0.5mm，L5=2mm。Wf、g分別取3mm，1mm使得天線的CPW傳輸線的阻抗為50Ω。通過HFSS仿真得到天線的S11仿真結(jié)果，如圖2所示?？煽闯鎏炀€獲得-10dB同波損耗的兩個頻段，分別是低頻段2.35～2.62GHz和高頻段4.25～6.30GHz。這兩個頻段覆蓋了IEEE802.11a／b／g，并避開了WiMax的頻段。令天線的兩個諧振頻率分別為f1，f2(f1低于f2)。

在天線的其他參數(shù)不變的情況下，幾個重要參數(shù)分別改變對天線的影響。圖3所示的是L3的變化對于天線性能的影響。在天線其他參數(shù)不變的情況下，隨著L3的增大，高頻部分的有效帶寬從無到有，并且?guī)捴饾u增大。從圖中可以看出當L3小于一定的長度時，天線就無法覆蓋5.15～5.35GHz，5.725～5.825GHz這兩個WLAN所需的頻段。L3改變同時也會對低頻部分產(chǎn)生影響。當L3增大時，低頻部分的帶寬逐漸減小，f1平移到更低的頻率上。所以在權(quán)衡高低頻帶寬時，L3的長度選為5.5mm。

圖4是L4對回波損耗的影響?？梢钥闯鯨4的變化對高低頻都有影響，隨著L4的增加，f1，f2向更低的頻率移動，帶寬都在減小。說明隨著L4的增加，天線阻抗匹配情況越來越差。

由圖5可以看出天線邊緣到基板邊緣的距離對天線的阻抗帶寬有較大影響，屬于敏感參數(shù)。隨著L5減小，天線的阻抗帶寬在低頻略有增加，同時中心頻率向高頻方向偏移；而同時天線高頻部分的帶寬減小，中心頻率也向更高頻方向偏移。設(shè)計時需根據(jù)實際需要，確定天線基板的長度。

圖6表示該天線在2.5GHz和5.4GHz頻點上的E面、H面方向圖。天線E面方向圖在2.5GHz處呈類似偶極子的啞鈴型，而在5.4GHz處卻變得更像全向天線。而天線H面一直具有較好的全向性。

3結(jié)束語

介紹了一種雙頻單極子天線。該天線在CPW構(gòu)造上利用其兩臂來產(chǎn)生兩個不同的諧振頻率(2.35～2.61