l 引 言

随着IEEE 802.1la(5.155.35 GHz，5.7255.825 GHz)和IEEE 802.11b/g(2.42.48 GHz)标准的提出，无线局域网(WLAN)通信技术得到了迅猛的发展。与此同时，对WLAN天线的需求也逐步增多。无论是手机，微型计算机，个人电脑的 无线网卡还是各种各样的远程感应设备，都需要体积小、重量轻的小型化天线。同时，为了适应各种复杂的环境，还要求天线具备良好的全向性能。

平面倒F天线(PIFA)是一种具有水平和垂直两种极化特性的天线，具有小型化、结构紧凑便于内置、加工制作简单、成本低，且后向辐射小、比吸收率(SAR)值低等特点，因而在目前的移动通信系统，尤其是移动终端中被广泛采用。在PIFA天线贴片上加载缝隙结构可以实现双频或多频功能。缝隙的形状由 传统的矩形槽演变成特性更好的U形，L形，E形等。在形状多样化的同时，PIFA天线的功能也日益多样化，其中应用于无线局域网的PIFA天线已成为当今 研究的热点。一种可以内置在软件狗中的PIFA，应用频段在2.3/5.5GHz，阻抗带宽分别为840 MHz和1 010 MHz，但是天线增益相对较小，在低频部分(1.882.75 GHz)为1.32.5 dBi，在高频部分(4.895.9 GHz)为3.14.5 dBi。

本文提出了一种新型的F形槽双频平面倒F天线，并通过加载阶梯形槽有效增大了天线的阻抗带宽，在蓝牙频段阻抗带宽达到300 MHz(2.212.51 GHz)，在无线局域网频段阻抗带宽达到1070 MHz(4.956.02 GHz)，能够完全覆盖IEEE 802.1la和IEEE 802.1lb/g相对应的工作频段。该天线结构紧凑，天线高度为7 mm，可以方便地植入无线通信设备中，有较强的实用性。天线具有良好的全向性能，满足无线网卡全向天线的要求。天线的增益在低频部分(2.2l2.51 GHz)达到3.13.6 dBi，在高频部分(4.956.02 GHz)达到6.16.7 dBi。

2 天线结构与参数分析

天线的结构如图l所示，辐射贴片和地板均由厚度为O.2mm的铜片制成。地板的尺寸为47.5 mm×20 mm，辐射贴片的尺寸为27.5 mm×11 mm×7 mm。辐射贴片与地板之间不存在除空气以外的其他介质，贴片由短路针和同轴馈电结构共同支撑。馈电方式采用50同轴直接馈电。天线的阻抗匹配可以通过调 节馈电点和短路针的位置来实现。在不减弱天线辐射性能的前提下，为了使天线可以方便地植入系统内部，本文采取开一个“F”型槽来增加天线的电长度，从而满足天线的小型化要求，增加天线的带宽。如图1(a)所示，整个辐射贴片被短路针分成了两个辐射单元：从馈点到短路针部分的电流路径A和从短路针到贴片开路 端部分的电流路径B。这两个辐射单元决定着天线的谐振频率，可以由以下公式近似计算：

这里，c为真空中光速，l和w为辐射单元的长度和宽度，f0为辐射单元的谐振频率。通过计算，我们取路径A的长度约为12 mm，使其谐振在5.5 GHz频段;取路径B的长度约为32 mm，使其谐振在2.4 GHz频段。

采用Ansoft公司的电磁仿真软件HFSS10.0对天线进行仿真。通过调节短路针的位置L1以及辐射贴片开路端的长度L4使天线谐振在2.4/5 GHz蓝牙和无线局域网频段。由图1(a)可知，在固定L4不变的情况下(取L4=16 mm)，以ra为基准线，改变短路针的位置L1会同时改变电流路径A和电流路径B的长度。当减小L1的长度时(L1=10 mm)，路径B的长度变长，如图2所示，低频段向左移动。与此同时，路径A的长度变短，高频段向右移动。当L1变长时(L1=14 mm)，则得到相反的结果。相似的原理，在固定L1不变的情况下(取L1=12 mm)，以rb为基准线，调节L4的长度改变了低频部分的电流长度，而高频部分的电流长度保持不变，如图3所示。综上可知，路径B和路径A分别控制着 2.4 GHz和5 GHz频段。最终仿真优化的结果取L1=12 mm，L4=16 mm。