小型化CPW饋電G型雙頻天線設計解析

　1 引言
　　近年來，隨著無線局域網(wǎng)技術迅猛發(fā)展，雙頻及多頻工作的天線日益受到重視。由于無線局域網(wǎng)（WLAN）開放的頻段，在無線通信技術中有著非常重要的應用。為了能在同一天線上實現(xiàn)2.402GHz—2.482GHz（IEEE802.11b/g）和5.15GHz—5.87GHz （IEEE802.11a）的頻段覆蓋，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(yōu)點，CPW饋電的天線已被很多人設計應用于無線局域網(wǎng)通信。介紹了多種雙頻單極子，但它們共同的缺點是阻抗帶寬比較窄。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。
　　本文給出了一種小型化的應用于無線局域網(wǎng)的CPW饋電G型單極子雙頻天線。天線的整體結構尺寸為22×18.5×1.6mm3，約為文獻［5］的1/5、文獻［6］的2/9。在WLAN（分別為2.402GHz-2.482GHz （IEEE802.11b/g）和5.15GHz-5.87GHz（IEEE802.11a））頻段內(nèi)達到頻帶工作要求，且輻射方向圖滿足全向性
　　2 天線設計與仿真
　　圖1為雙頻G型天線的結構圖。介質基板為FR4，厚度為1.6mm，介電常數(shù)為4.4。天線的輻射單元類似于G型，采用CPW饋電方式。天線的結構尺寸先采用基于有限元的全波仿真軟件HFSS優(yōu)化得到。G型天線金屬條帶寬度為2mm，與CPW饋電結構的中心信號線尺寸一致，CPW結構的槽寬為0.2mm，剛好為標準的50共面波導。天線整體優(yōu)化后得到的天線尺寸為：l1=5mm，l2=10.5mm，l3=11mm，l4=4.5mm，l5=7mm，l6=4mm，W_sub=18.5mm，L_sub=22mm。
　　
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　　（b）
　　圖1 天線的幾何結構圖（a） 俯視圖 （b）前視圖
　　G型天線單元有兩個不同的諧振路徑，分別為l路徑L1等于l1+ l2+ l3+l4和路徑L2等于l5 + l6。這兩個不同的路徑長度L1，L2分別接近2.4GHz和5.2GHz的四分之一波長。通過調節(jié)L1的長度使天線諧振于2.4GHz工作頻段，同樣的通過調節(jié)L2的長度使天線諧振于5.2GHz工作頻段。另外，通過全局優(yōu)化天線的結構尺寸（l1，l2，l3，l4，l5，l6，S）可以改善2.4GHz和5GHz的頻帶寬度。通過調節(jié)l6的長度，可以有效的展寬5GHz頻段的寬度。通過調節(jié)l4的長度，可以有效的展寬2.4GHz頻段的寬度。另外，通過適當調整兩個諧振路徑的相對位置，可以改善天線的輻射特性。