应用于手机中的WLAN三频带天线设计

基于IEEE 802.11标准的无线局域网(WLAN)允许在局域网络环境中使用可以不必授权的ISM(IndustrialScientific and Medical)频段中的2.4 GHz或5 GHz射频波段进行无线连接。因此WLAN作为当前最有效的无线接入网络之一，已被广泛应用在无线通信中。与利用双绞铜线构成局域网络相比，WLAN具有可移动、更迅捷、费用低、更可靠等优点。随着无线局域网IEEE 802.11a标准(5.15~5.35 GHz，5.725~5.825 GHz)和IEEE 802.11b/g标准(2.4~2.483 5 GHz)的相继提出，WLAN得到了迅猛发展。与此同时就要求频带性能可以同时达到IEEE802.11a/b/g标准。

随着无线通信的迅猛发展，手持式移动终端设备成为人们日常生活的必须品。手机作为使用最普遍的一种，被提出越来越高的要求。轻、薄、小成为如今手机发展的潮流。即在极为有限的空间内设计出符合要求的天线，这使得天线的设计难度增大。微带天线由于其尺寸小、低剖面、质量轻、易加工、成本低等特点，在手机中被广泛应用。人们根据微带天线的特性，进行一系列的改进。包括利用共面波导馈电，多层结构，缝隙加载技术来实现带宽增加和天线尺寸减小。

本文设计了一种微带天线，其长度为19 mm，宽度为7.5 mm.尺寸小、结构简单、易于加工，可工作在无线局域网的2.4 GHz、5.2 GHz、5.8 GHz三频段，在手机中具有很高的应用价值。

1、天线设计

用常见的FR4基板模拟手机电路板，该PCB板尺寸为118 mm×58 mm，厚度为1.2 mm，相对介电常数为4.4。

该天线占用PCB 板的面积为7.5 mm×19 mm，其背面切去地板尺寸为9 mm×33 mm。WLAN 天线结构的具体尺寸在图2中进行标注。在图2中，A为馈电点，B为接地点，其宽度均为1.1 mm。

图1 WLAN天线结构示意图

图2 WLAN天线具体结构及尺寸(单位：mm)

2、仿真与测试结果及分析

对图2中所示结构用仿真软件进行仿真，设置的扫频范围从2~6 GHz.得到-10 dB 的阻抗带宽如图3 所示。从图3中看出带宽以-10 dB为标准，得到的低频部分的带宽为2.344~2.528 GHz,而高频部分带宽为4.607~5.859 GHz,完全覆盖IEEE 802.11a/b/g标准。

图3 天线S11仿真结果

在此基础上制作了一款天线实物，照片如图4所示。

图4 WLAN天线的实物图

天线实物的S 参数采用Agilent E5071C矢量网络分析仪进行测试。图5是天线S11参数的实测结果。从图5中可以看出，实测结果达到WLAN的三频段带宽要求。

图5 WLAN天线的S11实测结果

图6 不同S长度的回波损耗仿真结果

改变图2所示天线中S 的长度，进行仿真对比，结果如图6 所示。从图6 中可看出，S 的长度对WLAN 天线高频部分的带宽有较大影响。