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          新型CPW饋電倒S型雙頻天線

          作者: 時(shí)間:2014-04-17 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/259492.htm

          1 引言

          在無線局域網(wǎng)通信系統(tǒng)中,基于節(jié)約成本的考慮,為能在同一天線上實(shí)現(xiàn)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(yīng)運(yùn)而生。CPW結(jié)構(gòu)具有工作頻帶寬、單一金屬層、易于與有源設(shè)備或MMIC集成等優(yōu)點(diǎn),的天線已被很多人設(shè)計(jì)應(yīng)用于無線局域網(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。文天線需要一短路探針連接地面和印刷單極子,這樣增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性以及制作成本。一種的平面倒F天線(PIFA),但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且尺寸還是較大。

          本文給出了一種新型的應(yīng)用于無線局域網(wǎng)的,天線的整體結(jié)構(gòu)尺寸為20×16.5×1.6mm3。在Bluetooth/頻段內(nèi)達(dá)到頻帶工作要求,且輻射方向圖符合全向性。

          2天線設(shè)計(jì)

          圖1為雙頻印刷單極子天線的結(jié)構(gòu)圖。介質(zhì)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,采用CPW饋電方式。天線的結(jié)構(gòu)尺寸采用基于有限元的全波仿真軟件HFSS優(yōu)化得到。天線采用CPW饋電,CPW結(jié)構(gòu)的中心饋線尺寸Wf為2mm,槽寬g為0.2mm,剛好為標(biāo)準(zhǔn)的50W共面波導(dǎo)。在CPW中間信號(hào)線兩側(cè)兩個(gè)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(gè)類似于倒S的結(jié)構(gòu),整個(gè)倒S由6條帶線組成,他們的尺寸如下表所示:

          N

          1

          2

          3

          4

          5

          6

          L(mm)

          8

          6.5

          8.5

          2.5

          5.5

          6.5

          W(mm)

          1

          2

          2

          2.5

          1.5

          1

          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HFSS優(yōu)化得到S為1mm。

          倒S型天線單元有兩個(gè)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(gè)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(diào)節(jié)L1的長度使天線諧振于2.4GHz工作頻段,同樣的通過調(diào)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(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)l4的長度,可以有效的展寬2.4GHz頻段的寬度。通過調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)圖

          3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

          圖2為制作的天線實(shí)物。使用AgilentE5071B網(wǎng)絡(luò)分析儀天線的回波損耗進(jìn)行了測量,結(jié)果如圖3所示。圖中同時(shí)給出了仿真計(jì)算曲線,可見,兩者在工作頻段內(nèi)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)。滿足雙頻應(yīng)用所需的頻段要求。

          圖2實(shí)物圖

          圖3天線的測量與仿真回波損耗


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