一种改进的双频平面倒F天线

摘 要： 为了展宽PIFA天线的阻抗带宽，采用改变天线馈电结构的方法，应用电磁仿真软件进行仿真模拟，提出一种改进的、双频段、小型平面倒F天线（PIFA）。讨论了馈电结构与天线结构参数对天线阻抗特性的影响，获得天线回波损耗小于-10 dB的相对带宽为10.54%（908～1 009 MHz）及26.38%（2 042～2 662.5 MHz）。天线在两个频段具有良好的辐射特性及增益特性，且该天线尺寸小、重量轻，适用于移动通信终端。

关键词： 天线； 小型化天线； 双频段； 平面倒F天线

中图分类号： TN823?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）09?0050?04

0 引 言

随着无线通信的快速发展，对天线的性能提出了更高的要求，小型化、低剖面天线成为移动通信系统的重要研究内容。由微带天线演变而来的平面倒F天线（PIFA）具有体积小，重量轻，结构紧凑，成本低，馈电方式灵活等特点，目前被广泛应用于移动终端设备中。但是PIFA天线的窄频带是其在无线通信应用中的一个不足。文献[1]提出的单层PIFA天线通过接地板与PIFA辐射元的耦合，获得了双频段特性，在插入接地板缝隙的贴片枝节长度取17 mm时，实测相对带宽分别约为10%及4%，低频段相对带宽较宽，但阻抗匹配较差。文献[2]中，Y.J. Cho，Y.S. Shin和S.O. Park提出了一种采用同轴馈电的双频段平面倒F天线，通过调整短路探针的位置和辐射贴片的长度，天线带宽覆盖了2.4 GHz蓝牙波段和5 GHz无限局域网波段，相对带宽分别为4.52%，16.2%，但低频段阻抗匹配较差。文献[3]提出了两种小型倒F天线，第一种通过折叠PIFA天线的尾部，在2.45 GHz获得140 MHz的 -10 dB阻抗带宽，在5.25 GHz为756 MHz；第二种采用耦合馈电结构，阻抗带宽在2.45 GHz为240 MHz，在5.25 GHz为672 MHz。第二种结构的低频段带宽较第一种结构有了一定的展宽，但高频段带宽变窄。文献[4]提出的用于GPS终端，总体尺寸为40 mm×25 mm×10 mm的线极化3D平面倒F天线，在1.57 GHz附近，满足VSWR

本文在文献[1]提出的基本PIFA天线结构基础上，通过改进天线的馈电结构及优化调整天线参数，有效地展宽了天线阻抗带宽。使用电磁仿真软件分析了馈电结构、天线结构中的部分参数对天线阻抗带宽的影响，并分析了天线的辐射特性及增益特性。

1 天线结构

本文提出的双频平面倒F天线的结构如图1所示，图（a）为俯视图，图（b）为侧视图、图（c）为正视图。建立坐标系于接地板平面，即接地板位于xOy平面。天线主要由一矩形辐射贴片、短路贴片、馈电结构及接地板构成。辐射贴片位于接地板上方h1、靠近短路贴片的位置，以确保天线元与接地板间的耦合。此天线采用50 [Ω]同轴探针馈电。天线的总体尺寸大小为90 mm×45 mm×9 mm，天线的最大尺寸为90 mm，相当于0.27[λ]（[λ]为低频段最低频率对应的工作波长）。部分天线尺寸如下：L=90 mm，W=45 mm，L1=7.48 mm，L3=3 mm，L5=20 mm，L6=6.2 mm，W1=38 mm，W2=31 mm， W5=25 mm， W6=4.51 mm，W7=4.2 mm。