2.4GHz频段倒F印刷天线的设计与研究
发布时间：2021-02-01 16:43
设计了一种2.4 GHz频段下用于无线传感器的倒F印刷天线。天线的尺寸为25.7 mm×7.5 mm。使用3D电磁仿真工具HFSS13.0建模仿真;研究印刷电路板（PCB）的板厚H和天线自身的谐振长度L2变化对天线通信性能的影响,通过对两个参数的优化来获得最佳的设计效果。从仿真可知:在PCB厚度H为0.8 mm,谐振长度L2为16.4mm时,天线的谐振频率为2.45GHz,回波损耗S11为-25.3d B,归一化输入阻抗为（0.9464+0.0920i）Ω。通过矢量网络分析仪实测后结果表明:在2.4 GHz下,该倒F天线获得了12.5%的相对带宽,驻波比约为1.7（VSWR小于2）。将此天线用于实际工程中,在CC2530芯片基础上,用Altium Designer设计出PCB图,实际作出带有倒F天线的无线网络节点并对两节点之间的通信距离进行了测试。
【文章来源】：传感器与微系统. 2020,39(10)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
HFSS中天线的模型
1) PCB的尺寸为70 mm×90 mm,PCB的厚度H=0.8 mm，天线的谐振长度L2分别等于15.4,16.4,17.4 mm时，谐振频率如图2(a)所示，对应的输入阻抗如图2(b)所示。从图2可以得到:随着谐振长度L2的增加，谐振频率逐渐降低，在L2=16.4 mm时谐振频率达到2.45 GHz，输入阻抗先减小再增大，在L2=16.4 mm时达到(47.320 9+j4.597 7)Ω，接近理想阻抗50Ω。2) PCB的尺寸为70 mm×90 mm，谐振长度L2=16.40 mm,PCB的厚度H在2.0,1.6,1.2,1,0.8,0.4 mm，这6个点上变化时，对应的谐振频率变化如图3(a)所示，输入阻抗变化如图3(b)所示。VSWR如图3(c)所示。
2) PCB的尺寸为70 mm×90 mm，谐振长度L2=16.40 mm,PCB的厚度H在2.0,1.6,1.2,1,0.8,0.4 mm，这6个点上变化时，对应的谐振频率变化如图3(a)所示，输入阻抗变化如图3(b)所示。VSWR如图3(c)所示。从图3可以得到:随着PCB的厚度依次减小，谐振频率逐渐升高，在H=0.8 mm时为2.45 GHz;输入阻抗先减小再增大，在H=0.8 mm时为(47.3209+j4.597 7)Ω;随着板厚的减小，VSWR的最低点向着右边移动，当H=0.8 mm时，在2.4～2.5 GHz下，VSWR小于2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于耦合倒L加载法的WLAN双频印刷天线的设计[J]. 严冬,李思伟,胡安沙,向镍锌,王平. 电子元件与材料. 2019(03)
[2]基于PDMS衬底的可延展柔性倒F天线设计[J]. 何鱼,刘毅,杨银堂. 中国科学:信息科学. 2018(06)
[3]一种声表面波传感器的Minkowski分形微带天线[J]. 周婷婷,何怡刚,张楠,苏娜,况璟. 传感器与微系统. 2018(06)
[4]电磁带隙的超宽带阻带天线设计[J]. 何杨炯,张世全,全祥锦,曾俊. 传感器与微系统. 2016(12)
[5]室外2.4GHz背腔式缝隙天线的设计[J]. 崔勇,王勇,杨世武. 北京交通大学学报. 2015(02)
[6]小型化倒F双频WLAN天线的设计[J]. 朱剑青,薛锋章. 移动通信. 2015(06)
[7]集成到ZigBee模块的倒F天线研究[J]. 程筱军. 实验室研究与探索. 2014(05)
[8]双F结构的超宽带印刷椭圆槽陷波天线[J]. 蔡云龙,冯正和. 清华大学学报(自然科学版). 2009(07)
[9]移动通信终端小型宽频带PIFA天线研究[J]. 张兴宇,王均宏. 微波学报. 2009(01)
[10]一种新型2.4GHz频段加载贴片天线的设计[J]. 吕文俊,程崇虎,程勇,朱洪波. 电波科学学报. 2004(06)
硕士论文
[1]2.4GHz可穿戴缝隙耦合微带天线的设计[D]. 田晓龙.兰州大学 2017
本文编号：3013100
【文章来源】：传感器与微系统. 2020,39(10)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
HFSS中天线的模型
1) PCB的尺寸为70 mm×90 mm,PCB的厚度H=0.8 mm，天线的谐振长度L2分别等于15.4,16.4,17.4 mm时，谐振频率如图2(a)所示，对应的输入阻抗如图2(b)所示。从图2可以得到:随着谐振长度L2的增加，谐振频率逐渐降低，在L2=16.4 mm时谐振频率达到2.45 GHz，输入阻抗先减小再增大，在L2=16.4 mm时达到(47.320 9+j4.597 7)Ω，接近理想阻抗50Ω。2) PCB的尺寸为70 mm×90 mm，谐振长度L2=16.40 mm,PCB的厚度H在2.0,1.6,1.2,1,0.8,0.4 mm，这6个点上变化时，对应的谐振频率变化如图3(a)所示，输入阻抗变化如图3(b)所示。VSWR如图3(c)所示。
2) PCB的尺寸为70 mm×90 mm，谐振长度L2=16.40 mm,PCB的厚度H在2.0,1.6,1.2,1,0.8,0.4 mm，这6个点上变化时，对应的谐振频率变化如图3(a)所示，输入阻抗变化如图3(b)所示。VSWR如图3(c)所示。从图3可以得到:随着PCB的厚度依次减小，谐振频率逐渐升高，在H=0.8 mm时为2.45 GHz;输入阻抗先减小再增大，在H=0.8 mm时为(47.3209+j4.597 7)Ω;随着板厚的减小，VSWR的最低点向着右边移动，当H=0.8 mm时，在2.4～2.5 GHz下，VSWR小于2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于耦合倒L加载法的WLAN双频印刷天线的设计[J]. 严冬,李思伟,胡安沙,向镍锌,王平. 电子元件与材料. 2019(03)
[2]基于PDMS衬底的可延展柔性倒F天线设计[J]. 何鱼,刘毅,杨银堂. 中国科学:信息科学. 2018(06)
[3]一种声表面波传感器的Minkowski分形微带天线[J]. 周婷婷,何怡刚,张楠,苏娜,况璟. 传感器与微系统. 2018(06)
[4]电磁带隙的超宽带阻带天线设计[J]. 何杨炯,张世全,全祥锦,曾俊. 传感器与微系统. 2016(12)
[5]室外2.4GHz背腔式缝隙天线的设计[J]. 崔勇,王勇,杨世武. 北京交通大学学报. 2015(02)
[6]小型化倒F双频WLAN天线的设计[J]. 朱剑青,薛锋章. 移动通信. 2015(06)
[7]集成到ZigBee模块的倒F天线研究[J]. 程筱军. 实验室研究与探索. 2014(05)
[8]双F结构的超宽带印刷椭圆槽陷波天线[J]. 蔡云龙,冯正和. 清华大学学报(自然科学版). 2009(07)
[9]移动通信终端小型宽频带PIFA天线研究[J]. 张兴宇,王均宏. 微波学报. 2009(01)
[10]一种新型2.4GHz频段加载贴片天线的设计[J]. 吕文俊,程崇虎,程勇,朱洪波. 电波科学学报. 2004(06)
硕士论文
[1]2.4GHz可穿戴缝隙耦合微带天线的设计[D]. 田晓龙.兰州大学 2017
本文编号：3013100
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