1 引言

在無線局域網通信系統中，基于節約成本的考慮，為能在同一天線上實現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集成等優點，CPW饋電的天線已被很多人設計應用于無線局域網通信。雙頻單極子，但它們共同的缺點是阻抗帶寬比較窄。文天線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（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線局域網的倒S型CPW饋電雙頻天線，天線的整體結構尺寸為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天線設計

圖1為雙頻印刷單極子天線的結構圖。介質基板為FR4，厚度為1.6mm，介電常數為4.4。天線的輻射單元類似于倒S型，采用CPW饋電方式。天線的結構尺寸采用基于有限元的全波仿真軟件HFSS優化得到。倒S型天線采用CPW饋電，CPW結構的中心饋線尺寸Wf為2mm，槽寬g為0.2mm，剛好為標準的50W共面波導。在CPW中間信號線兩側兩個有限的地面的尺寸Lg×Wg都為8×7mm2。天線的主輻射單元是一個類似于倒S的結構，整個倒S由6條帶線組成，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，會影響到5GHz的頻段寬度及輻射方向圖，通過HFSS優化得到S為1mm。

倒S型天線單元有兩個不同的諧振路徑，分別為L1等于I1+I2+I3+I4和L2等于I5+I6。這兩個不同的路徑長度L1,L2分別接近2.4GHz和5.2GHz的五分之一波長。通過調節L1的長度使天線諧振于2.4GHz工作頻段，同樣的通過調節L2的長度使天線諧振于5.2GHz工作頻段。另外，通過全局優化天線的結構尺寸（l1,l2,l3,l4,l5,l6，S）可以改善2.4GHz和5.2GHz的頻帶寬度。通過調節l4的長度，可以有效的展寬2.4GHz頻段的寬度。通過調節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天線的幾何結構圖

3實驗結果及討論

圖2為制作的天線實物。使用AgilentE5071B網絡分析儀天線的回波損耗進行了測量，結果如圖3所示。圖中同時給出了仿真計算曲線，可見，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)。滿足雙頻WLAN應用所需的頻段要求。

圖2實物圖

圖3天線的測量與仿真回波損耗