通信与网络中的用于WLAN的双频反C形CPW馈电天线设计

摘要 提出了一种新颖的由共面波导(CPW)馈电的单极子双频天线。天线可分别在2．5 GHz和5．5GHz频率上谐振。该天线由一个反C型单极子组成，如同一个缺了一角的环形单极子，结构简单。利用HFSS仿真得到的-10dB阻抗带宽分别为低频部分10．4％(2．35～2．61 GHz)，高频部分27．8％(4．96～6．46 GHz)，能够满足无线局域网(WLAN)的需要。同时天线的体积较小可以降低成本。 　　关键词 CPW；双频；反C型单极子；WLAN 　　近年来，随着无线局域网(WLAN)的广泛应用，人们随时随地都可以享受到便捷的无线通信。为了更大程度地满足用户的需求，新的无线局域网(WLA 本文介绍了一种创新的双频天线设计，适用于无线局域网（WLAN）的应用。该天线基于共面波导（CPW）馈电，能够在2.5 GHz和5.5 GHz两个频率上谐振，满足WLAN的频率需求。天线结构独特，采用反C型单极子设计，其形状类似一个缺失一角的环形，因此结构紧凑且易于制造，有助于降低成本。 天线的主要特点是其反C型单极子结构，由一个不完整的环形单极子组成，通过渐变的结构设计，实现了在两个不同频率上的谐振，提供宽频带的阻抗匹配。这一设计使得天线能够在2.35 GHz至2.61 GHz的低频段和4.96 GHz至6.46 GHz的高频段内保持-10 dB的阻抗带宽，覆盖了IEEE 802.11标准定义的WLAN工作频段。 随着WLAN技术的广泛普及，对天线性能和成本的要求越来越高。传统的单频天线已经无法满足日益增长的多频段需求。文章中提到，尽管已有多种双频天线设计方案，如半U型开槽叠层宽带天线、E形微带贴片和偶极子组合天线等，但它们在某些方面存在不足，如覆盖范围不全、带宽不足或设计复杂度高。而反C型单极子设计的天线则在保持简单结构的同时，实现了更广泛的频谱覆盖。 在设计过程中，通过Ansoft HFSS软件进行仿真优化，确保天线性能最佳。天线的尺寸为36 mm x 28.6 mm x 1.6 mm，构建在相对介电常数为4.4的FR4介质基板上，具有50 Ω的特性阻抗。通过调整天线的几何参数，例如馈线宽度Wf、馈线与地板之间的缝隙宽度g以及各部分长度和宽度，可以实现理想的频率响应和阻抗匹配。 仿真结果显示，天线在设计的两个频率点上均能达到良好的反射系数，即S11低于-10 dB，表明天线的辐射效率较高。这种设计不仅满足了WLAN的频段需求，还具备抑制不必要的干扰能力，例如在WiMAX的3.3至3.6 GHz频段，可以通过添加微带线或C型槽来实现频带阻断。 这种反C型单极子双频天线设计是针对WLAN应用的一种高效解决方案，它结合了简单结构、紧凑尺寸和宽频带覆盖等优点，对于提高无线通信设备的性能和降低成本具有重要意义。未来的研究可能会进一步优化这种设计，以适应更多频段和更高数据速率的需求。