【摘 要】近年來，我國(guó)雙頻天線設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展迅速，這是逐漸滿足我國(guó)快速社會(huì)化、城鎮(zhèn)化的必然需要。隨著我國(guó)雙頻標(biāo)準(zhǔn)的提出，無限局域網(wǎng)的通訊技術(shù)得到了快速發(fā)展的基于和空間，同時(shí)無限局域網(wǎng)天線的需求也逐步增多。目前手機(jī)、衛(wèi)星計(jì)算機(jī)、個(gè)人電腦終端的無線網(wǎng)卡、各種遠(yuǎn)程設(shè)備等，都需要雙頻微帶縫隙天線來適應(yīng)各種復(fù)雜的換進(jìn)和要求。在天線設(shè)計(jì)中，必須要保證天線能夠具有良好的全性能。雙頻微帶縫隙天線由于本身結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單因此在競(jìng)爭(zhēng)中具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，與其他普通微帶縫隙天線相比，雙頻微帶縫隙天線具有更寬的寬帶、低能號(hào)、低成本、體積小等優(yōu)點(diǎn)，功能也在日益多樣化，因此雙頻微帶縫隙天線已經(jīng)成為母線研究的重點(diǎn)。本文提出一種新型的應(yīng)用于無線局域網(wǎng)的雙頻微帶縫隙天線的設(shè)計(jì)方法，利用其結(jié)構(gòu)緊湊、饋電方式簡(jiǎn)單以及滿足無線局域網(wǎng)的技術(shù)要求，來滿足實(shí)際對(duì)技術(shù)的各種需要。

【關(guān)鍵詞】微帶縫隙天線；無線局域網(wǎng)；天線后輻射

1.微帶縫隙天線概述

微帶縫隙天線是上世紀(jì)七十年代研究成功的一種新型的天線。這種天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、抑郁飛行器表面共型安裝、并可與微帶電路集成的技術(shù)有點(diǎn)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于通信、雷達(dá)等領(lǐng)域。目前，隨著我國(guó)軍事、電子通信、移動(dòng)通信中調(diào)頻、擴(kuò)頻通信技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)，對(duì)于天線在瞬時(shí)頻率上提供更大寬帶的要求顯得更為迫切。同時(shí)，我國(guó)正處于2G與3G的過渡時(shí)期，電子移動(dòng)通信用戶的急劇增長(zhǎng)，因此就使得通信系統(tǒng)不斷更新和擴(kuò)容。在為減小無線通信中的干擾并降低成本的要求下，天線就必須要保證能夠在寬頻帶內(nèi)工作。此外，為了滿足多個(gè)系統(tǒng)的通信要求，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)共用和收發(fā)共用，這又要求天線在不同頻段下工作，移動(dòng)通信的發(fā)展給微帶縫隙天線提出了各種全新的挑戰(zhàn)，但是微帶縫隙天線的實(shí)際研究發(fā)展是否能夠適應(yīng)顧客需求發(fā)展的要求已經(jīng)成為通信領(lǐng)域未來發(fā)展的關(guān)鍵問題。因此，微帶縫隙天線的多頻段和寬頻帶技術(shù)的研究已經(jīng)成為一個(gè)迫切的研究課題。

目前，微帶縫隙天線的雙頻化技術(shù)主要有：采用多層貼片；在矩形片的輻射邊附近刻蝕縫隙 ；帶有短路針和縫隙的矩形貼片；inclined縫隙耦合的矩形貼片 ；還有采用單一饋電、單層結(jié)構(gòu)的雙頻技術(shù) 的等。我國(guó)學(xué)者葛琳等人目前已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種新型的“田”字形單層雙頻微帶縫隙天線，實(shí)現(xiàn)了s波段和x波段天線的孔徑復(fù)用，x波段的中心頻率為10．57GHz，帶寬約為1GHz。我國(guó)學(xué)者陳斌等人設(shè)計(jì)了一種單層探針饋電的雙層微帶縫隙天線，這種天線的兩個(gè)工作頻差較大，其中心工作頻率分別為2．91GHz和9．70GHz，且該天線的方向圖一致性較好。

此外，在研究過程中我們發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)天線開槽和加多個(gè)短路針處理，可以獲得1．3-3的雙頻比，雙頻比的大小取決于短路針的數(shù)量。F．S．Chang等人設(shè)計(jì)了用探針共面饋電且只用一個(gè)平板的用于GSM／DCS／PCS的寬頻帶雙頻天線 J。但上面的方法也存在不足，有時(shí)會(huì)影響天線的其他性能指標(biāo)，且增加了工藝制作的復(fù)雜性，降低了天線帶寬、效率等。

2.雙頻微帶縫隙天線的研究方法

2.1理論的分析方法簡(jiǎn)單描述求解過程

（1）從麥克斯韋方程組出發(fā)，引入洛侖茲條件，得出矢量波動(dòng)方程。

（2）選擇一個(gè)最適合于天線幾何形狀的正交坐標(biāo)系統(tǒng)，并將天線放置于此坐標(biāo)系統(tǒng)中，求出電流分布。

（3）求矢量位函數(shù)，根據(jù)電流分布求矢量波動(dòng)方程的解(這是最難的一步，即計(jì)算幅射積分)。

（4）求電場(chǎng)強(qiáng)度及磁場(chǎng)強(qiáng)度。

2.2計(jì)算電磁學(xué)的方法

因?yàn)閷?shí)際上研究的天線幾乎是任意結(jié)構(gòu)的，因此采用上述理論的分析方法在很多情況下十分困難。對(duì)于結(jié)構(gòu)任意的天線的分析計(jì)算，常采用計(jì)算電磁學(xué)的方法。計(jì)算電磁學(xué)被廣泛地定義為一門內(nèi)在和常規(guī)’的應(yīng)用數(shù)字計(jì)算機(jī)來獲得電磁問題的數(shù)值結(jié)果的學(xué)科。它是電磁工程師可使用的第三種工具，其他2種是數(shù)學(xué)分析(即理論分析)和實(shí)驗(yàn)觀察。用實(shí)驗(yàn)結(jié)果來檢驗(yàn)分析結(jié)果和計(jì)算電磁學(xué)結(jié)果并不是不常見，同樣用分析或計(jì)算電磁學(xué)來理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是相當(dāng)普遍的。

計(jì)算電磁學(xué)的方法可以采用數(shù)值方法，有低頻方法與高頻方法。低頻方法有基于積分方程的矩量法(MoM)和基于微分方程的時(shí)域有限差分法(FDTD)。處理波長(zhǎng)小于散射體或天線幾何尺寸的射頻范圍內(nèi)的電磁問題，需要使用高頻方法。高頻方法有基于場(chǎng)的幾何光學(xué)法(GO)及將其擴(kuò)展為稱為劈繞射(幾何繞射)理論(GTD)的方法，有基于流的物理光學(xué)法(PO)及將擴(kuò)展為稱為物理繞射理論(PTD)的方法。計(jì)算電磁學(xué)的方法可以使用高級(jí)語(yǔ)言編程的方程來實(shí)現(xiàn)，也可利用一些仿真軟件來完成。

3.天線設(shè)計(jì)

3.1理論分析

實(shí)現(xiàn)微帶縫隙天線的雙頻工作設(shè)計(jì)可以有多種方法，目前較為普遍的方法就是采用在單層介質(zhì)基片上開非對(duì)稱平行雙縫的方法，設(shè)計(jì)了一種雙頻微帶縫隙天線結(jié)構(gòu)在輻射板上開平行雙縫，該平行雙縫分割了矩形貼片上的電流，從而改變了其電流分布，使貼片表現(xiàn)出雙頻效應(yīng)。由于采用對(duì)角線同軸結(jié)構(gòu)饋電，饋電點(diǎn)到四個(gè)輻射邊的電流路徑因縫隙的存在而被延長(zhǎng)，降低了天線貼片的諧振頻率。從同軸線饋送到輻射片的電流由于受到雙縫的阻擋，則由這個(gè)平行雙縫所圍區(qū)域產(chǎn)生了一個(gè)假想的輻射貼片，所以可以通過改變輻射片的尺寸大小來改變其雙頻特性。

3.2天線改進(jìn)

由于平行雙縫的延伸方向和電流的方向是平行的，所以對(duì)該結(jié)構(gòu)的調(diào)整對(duì)天線的頻率影響不是很顯著。而這樣的結(jié)構(gòu)可以通過對(duì)雙縫位置的調(diào)整來獲得較好的極化特性及輻射性能。同時(shí)，通過對(duì)饋電點(diǎn)的合理調(diào)整可以得到良好的阻抗匹配性能。

當(dāng)天線的對(duì)稱雙非縫位置結(jié)構(gòu)改變?yōu)榉菍?duì)稱的位置結(jié)構(gòu)時(shí)，天線低頻段的工作寬帶基本上沒有改變，而高頻段的工作帶寬將會(huì)有所增加，因此這是天線的后巷輻射也將會(huì)有所減小。在這種情況下，1.75GHz和2.43GHz時(shí)的天線前后比分別為15.713dB和13.815dB，這與對(duì)稱位置結(jié)構(gòu)的雙縫天線相比，先后、比明顯分別改善了0.04dB，天線的增益情況沒有明顯的增加，但是天線的高頻段的輻射特性去得到了較好的改善。

通過改變天線雙縫的寬度，放分析的尺寸分別為1～4mm的情況下，天線的輻射防線圖及波比圖形基本上不會(huì)發(fā)生變化，因此這也就在一定程度上降低了天線在制造過程中對(duì)天線開縫公差的具體要求，能夠促使天線的制作變得更為便捷。

通過以上的分析我們可以發(fā)現(xiàn)，通過改變天線的雙縫的位置可以有效的對(duì)天線在高頻段的主瓣分離現(xiàn)象進(jìn)行改善，同時(shí)也能增加愛天線的增益和貸款，也就能在一定程度上對(duì)天線的后向輻射有所抑制，雖然效果不是明顯，但是也是一大技術(shù)提高的關(guān)鍵。

4.結(jié)論

本文主要對(duì)雙頻微帶縫隙天線的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單研究，并采用了集中方式來是吸納了微帶縫隙天線的結(jié)構(gòu)性雙頻工作特性，對(duì)狀態(tài)下雙頻微帶縫隙天線的整體性能的影響進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。通過對(duì)雙頻微帶縫隙天線的簡(jiǎn)單分析可以看出，在天線保持在雙頻工作的情況下，天線的相對(duì)帶寬如果能夠達(dá)到寬帶天線的指標(biāo)要求，則天線雙縫寬度對(duì)天線的性能基本上不會(huì)產(chǎn)生影響，因此在這種情況下，采用雙頻微帶縫隙天線的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，在經(jīng)過實(shí)地情況要求的簡(jiǎn)單改進(jìn)下，可以有效的抑制天線的后向輻射會(huì)改變天線在高頻段的主辦分離的現(xiàn)象，同時(shí)也增加愛了天線的增益及帶寬，因此也就很好的滿足了天線的設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。雙頻微帶縫隙天線在設(shè)計(jì)過程中的優(yōu)勢(shì)十分明顯，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好的技術(shù)特性使得其在我國(guó)未來的天線工程中具有良好的應(yīng)用發(fā)展前景，是我國(guó)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展的天線工程。 [科]

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