1 引言

在无线局域网通信系统中，基于节约成本的考虑，为能在同一天线上实现2.402GHz—2.482GHz（IEEE802.11b/g）和5.15GHz—5.87GHz（IEEE802.11a）频段覆盖，双频或多频天线应运而生。CPW结构具有工作频带宽、单一金属层、易于与有源设备或MMIC集成等优点，CPW馈电的天线已被很多人设计应用于无线局域网通信。双频单极子，但它们共同的缺点是阻抗带宽比较窄。文天线需要一短路探针连接地面和印刷单极子，这样增加了设计的复杂性以及制作成本。一种CPW馈电的平面倒F天线（PIFA），但结构较复杂且尺寸还是较大。

本文给出了一种新型的应用于无线局域网的倒S型CPW馈电双频天线，天线的整体结构尺寸为20×16.5×1.6mm3。在Bluetooth/WLAN频段内达到频带工作要求，且辐射方向图符合全向性。

2天线设计

图1为双频印刷单极子天线的结构图。介质基板为FR4，厚度为1.6mm，介电常数为4.4。天线的辐射单元类似于倒S型，采用CPW馈电方式。天线的结构尺寸采用基于有限元的全波仿真软件HFSS优化得到。倒S型天线采用CPW馈电，CPW结构的中心馈线尺寸Wf为2mm，槽宽g为0.2mm，刚好为标准的50W共面波导。在CPW中间信号线两侧两个有限的地面的尺寸Lg×Wg都为8×7mm2。天线的主辐射单元是一个类似于倒S的结构，整个倒S由6条带线组成，他们的尺寸如下表所示：

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离地面的距离，即l5与地面的距离S，会影响到5GHz的频段宽度及辐射方向图，通过HFSS优化得到S为1mm。

倒S型天线单元有两个不同的谐振路径，分别为L1等于I1+I2+I3+I4和L2等于I5+I6。这两个不同的路径长度L1,L2分别接近2.4GHz和5.2GHz的五分之一波长。通过调节L1的长度使天线谐振于2.4GHz工作频段，同样的通过调节L2的长度使天线谐振于5.2GHz工作频段。另外，通过全局优化天线的结构尺寸（l1,l2,l3,l4,l5,l6，S）可以改善2.4GHz和5.2GHz的频带宽度。通过调节l4的长度，可以有效的展宽2.4GHz频段的宽度。通过调节S的大小，可以有效的展宽5.2GHz频段的宽度。

（a）

(b)

(a)俯视图（b）前视图

图1天线的几何结构图

3实验结果及讨论

图2为制作的天线实物。使用AgilentE5071B网络分析仪天线的回波损耗进行了测量，结果如图3所示。图中同时给出了仿真计算曲线，可见，两者在工作频段内吻合的较好。测量得到的在2.4GHz和5GHz的-10dB测量阻抗带宽分别为22.08%(2.2GHz－2.73GHz，中心频率为2.41GHz)和22.7%(4.65GHz－5.93GHz，中心频率为5.65GHz)。满足双频WLAN应用所需的频段要求。

图2实物图

图3天线的测量与仿真回波损耗