一种新型易调整的曲折线双频天线.docx

一种新型易调整的曲折线双频天线宁舒曼 张福顺 程 喆 薛 欣 冯昕罡(西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室，陕西西安，710071)摘 要：本文介绍了一种新型易调整的印制曲折线双频天线的设计方法天线的分析和仿真使用Ansoft HFSS 电磁仿真软件该天线通过在天线地板平面开两条空气缝隙实现双频功能，并应用于无线局域网络的2.4— 2.48GHz以及5.725—5.825GHz频段在第一谐振频率和第二谐振频率处，天线的电压驻波比小于2的工作 带宽分别为6.3%和 5.6%研制了天线样机，并对天线样机进行了测量测量结果表明该天线具有很好的双 频特性，与仿真设计能很好的吻合关键词：天线，双频，曲折线A Novel Easy Regulated Dual Band Meander Line AntennaNing Shu man Zhang Fu shun Cheng Zhe Xue Xin Feng Xin gang(National Laboratory of Antenna and Microwave Technology, Xidian Universyit, Xi'an Shanxi, 710071,China)Abstract: In this paper, a method for designing a novel easy regulated dual band printed meander line antenna is described. In antenna design, we analyze and simulate the antenna by using Ansoft HFSS program. The dual-band operation is obtained by adding two air gaps on the ground plane of the presented antenna, and can be used for wireless local-area network (WLAN) application in the 2.4-2.48GHz and 5.725-5.825GHz frequency range. The impedance bandwidth for VSWR less than 2 is 6.3% and 5.6% for the first- and the second-resonance, respectively. A prototype has been fabricated and tested. The measured results show that the meander line antenna proposed in this paper has good dual-band characteristic, and the measured results show good agreements to the simulated results. Keywords: Antenna; Dual-band; Meander line1 引言基于无线电通信的局域网络，较之于现存的电 缆系统，日益具有适应性，发展成为在动态环境中 一种相对低成本的选择。

大多数无线局域网络系统 均设计为工作在 2.4—2.48GHz 和 5GHz(5.13—5.35GHz 和 5.470—5.725GHz 或者 5.725—5.825GHz) 的频带内在这些频带内工作的系统要求具有易调 整、低剖面、双频带等性能的天线但是，现有的 应用于无线局域网络的天线，其谐振频率不易调整 且天线的工作带宽较窄，而曲折线技术恰能满足这 一类天线的设计和频带要求［1］［2］本文介绍了一种新 型的易于调整的印制曲折线天线通过在天线地板 平面开两条空气缝隙，使天线的谐振频率易于调整 并谐振在 2.4—2.48GHz 和 5.725—5.825GHz 的频带 内为了改善天线在2.4—2.48GHz处的阻抗匹配， 应用了形状经过改进的馈线［3］文中给出了天线设计 的步骤、各天线性能的仿真和测量结果2 天线设计和分析曲折线天线结构如图1 所示，它主要由对称的 两条曲折线构成表 1 曲折线天线尺寸(见图 1)参数LH,h2We,e.W.TLWah 八 h、haz2a<2linesss1 2 3取值(mm)2874.21.562.790.51.54010650变量图 1 曲折线天线结构图如图1所示，天线印制在长度L=40 mm、宽度$Ws=10mm、厚度 Ts=1.5mm 的 FR4( s=4.6, tan5=0.02) 介质板的上表面，经由标准的 SMA 接头馈电；印制 在介质板下表面的地板，通过开两条空气缝，使得 天线的谐振频率易于调整，并最终谐振在 2.4— 2.48GHz 和 5.725—5.825GHz 的频带内本文利用三维电磁场仿真软件(Ansoft HFSS 11) 对所提及的曲折线天线进行了仿真设计，研究各参 数对天线性能的影响。

天线的详细尺寸在表1 列出如表 1 所示，为了简便起见，固定曲折线的线宽 W =0.5mm， 水平方向线长度 e=6mm，line 1e2=2.79mm,垂直方向线长度H2=4.2mm;空气缝缝宽 gap1=gap2=0.5mm曲折线的长度L取约为久/4 (久为工作波长)，azLaz 的增加使得天线的两个谐振频率点均降低，反之 az则两个谐振频率点均升高设天线地板上两个空气缝的开缝位置J、h2、h3为变量，研究其对天线谐振 频率的影响首先考虑在地板平面只开空气缝gap,的情况 图2是-变化时，曲折线天线的S,］仿真结果从图2可以看出，在地板平面上只开空气缝gap1 的情况下，gap1的高度勺对天线的S］］影响显著 当 h1=5mm 时，天线在 2.44GHz 处形成谐振，并在 5.3GHz附近显示谐振的趋势其次考虑在地板开两条空气缝 gap1、 gap2 的情 况根据图2的仿真分析结果，固定h,=5mm,图3 是h2变化时，曲折线天线的S］］仿真结果由图3可以看出，当空气缝gap,的高度h,=5mm 固定，改变空气缝gap2的高度h2，天线在5GHz频 段的第二谐振点发生变化，与此同时，天线在 2.45GHz附近的第一谐振基本不受影响。

根据图2、图3所示的分析结果，取h,=5mm， h2=19mm， h3=15mm图3图2空气缝gap,的高度h对天线Sn的影响3 实验结果在上述对曲折线天线的仿真分析基础上，加工 制作了曲折线天线的天线样机，并对天线样机的电 性能进行了测量图 4 所示的是天线样机图图 5 所示的是天线的S11实测和仿真数据曲线30-40 270-3033160图 5 中能看出，本文设计的曲折线天线，在第 一谐振频率 2.45GHz 处，天线的电压驻波比小于 2 (S11<-10dB)的相对工作带宽为6.3%；在第二谐振 频率 5.7GHz 处，天线的电压驻波比小于 2 (S11<-10dB)的相对工作带宽为5.6%，仿真和实测 结果能较好的吻合同时对天线样机的远场方向图进行了测量表2 给出了天线样机在三个平面上的增益测量值图 6 给出了天线样机增益归一化方向图曲线实测结果20--10-240210180120150(d) 5.7GHz处yoz面天线增益方向图实测曲线图6由表2和图6(a)—(d)对天线样机的实测结果可 以看出，该天线在第一谐振点2.45GHz和第二谐振 点5.7GHz处，均能适用于无线局域网络的要求，具 有较好的辐射特性。

频率(GHz)最大增益(dB)xoy平面xoz平面yoz平面2.452.852.852.245.74.774.872.45表 2 曲折线天线样机增益测量数值(dB)-10_4 结束语0T-20-20-10210-30 270180(a) 2.45GHz处xoy面天线增益方向图实测曲线本文介绍了一种适用于无线局域网络通信的2.4 —2.48GHz和5.725—5.825GHz频段的曲折线天线 该曲折线天线整体尺寸为10mmx40mmxl.5mm,具 有易调整、低剖面、双频带等性能天线的第一、 第二谐振频率由改变天线地板平面上两个空气缝的 位置得到，两个谐振点处天线的电压驻波比小于 2 (Sj-lOdB)的相对工作带宽分别为6.3%和5.6% 加工制作了天线实物样机并对其各个电性能进行了 测量，测量结果与仿真结果能较好的吻合，说明本 文所述的设计方法具有一定的实用价值参考文献[1] L. C. Godara, Handbook of Antenna in Wireless Communication. Boca Raton, FL: CRC Press, 2OO2.[2] M. Ali, S. S. Stuchly, and K. Caputa,“A wide-band dual meander-sleeve antenna”, J. Electromagn. Waves and Applicat., vol. 1O, no. 9, pp. 1223-1236, 1996.[3] A. Khaleghi, “Dual band meander line antenna for Wireless LAN Communication”, IEEE Trans. Antennas Propag.,vol.1O,no.9,pp. 1OO4-1OO8,Mar. 2OO6.[4] A. Khaleghi, J. C. Bolomey, and A. Azoulay, “On the statistics of reverberation chambers and applications for wireless antenna test”, in proc. IEEE Int. Symp. on Antennas and Propagation(AP-S),Albuquerque, NM, Jul. 2OO6, pp. 3561-3564.[5] 张福顺，张进民.天线测量[M].西安:西安电子科技大学出版社1995.作者简介：宁舒曼，女，硕士，主要研究领域为天线的分析与设计以及波导滤波器的电磁耦合分析等。

张福顺，男，教授、博士生导师，主要研究天线理论工程与工程及测量，发表学术论文50余篇，其中30余篇被EI检索基于子阵合成技术的微带天线阵设计赵 菲 叶良丰 柴舜连 毛钧杰(国防科学技术大学电子科学与工程学院，长沙，410073)摘 要：本文设计了某 C 波段微带天线阵该天线阵采用一分四不等功分器和4 根同相电缆组成馈电网络， 将 4 个微带天线子阵合成为总阵，达到了降低方位面副瓣、提高增益的目的文中对微带天线单元、微带天 线子阵和微带功分器进行了详细设计和数值仿真各模块的设计仿真结果与实际测量结果吻合较好，合成天 线阵的各项指标均达到了设计要求关键词：微带天线，天线阵综合，子阵加权，功分器Design of Microstrip Antenna Array Based on theTechnology of Sub-Array S。