应用于WLAN／WiMAX的三频单极子天线设计

优化后的天线尺寸如表1所示。

综上，优化后的低频单极子天线长度为

式（1）～式（3）中，优化后单极子天线的实际长度约为1/4波长，2.4 GHz低频单极子天线长度更接近相应的1/4波长；而高频单极子天线实际长度与低频单极子天线长度相比电长度更小。

2天线特性仿真与结果分折

天线的回波损耗由图3所示，天线在2.4GHz、3.5 GHz和5.8 GHz时的S11值均低于-10 dB，带宽分别约为108 MHz，138MHz和552MHz.天线能够工作于WLAN2.4/5.8GHz和WiMAX3.5 GHz频段，此频段符合WLAN应用的IEEE802.11b/g频段标准和WiMAX应用的IEEE802.16d频段标准要求。

为进一步研究三频天线的特性，使用HFSS仿真了该天线在2.4 GHz、3.5 GHz和5.8 GHz时3个L形单极子天线的表面电流，如图4所示。图4（a）中强的电流分布位于辐射体右侧较长的L形单极子天线上，表明该结构是产生低频（2.5 GHz）的谐振器。对于3.5 GHz的工作频率，最强的电流分布存在于图4（b）中辐射体左端L形单极子结构上。由于该单极子天线的谐振特性，该设计可以得到宽频带，满足3.5 GHzWiMAX标准。图4（c）的结果表明第3个谐振模式（5.8 GHz）主要由辐射体中间的L形单极子天线的电流分布决定。

图5～图7分别对应天线工作于2.4 GHz、3.5GHz和5.8 GHz时在xoz平面与yoz平面的辐射增益方向图。从增益方向图可以看出，该天线在3个频点上的性能与理想单极子天线性能较为相似，除5.8 GHz yoz面外，均类似于全向性。在平面上，天线的辐射方向图更加接近于全向性。

图8为天线在2.4 GHz、3.5 GHz和5.8GHz频点面内增益方向图，在低频时具有相对较好的全向性，但在高频时表现更多的有向性，这是因为背面的矩形接地板在高频的时候辐射更多的电磁波从而恶化了xoy面的全向性。

仿真结果同时表明，天线在2.4 GHz、3.5 GHz和5.8 GHz频点下的增益分别为3.351 dB、3.262 dB和5.155 dB，表明天线具有良好的增益。

3结束语

设计了一种结构简单的L型单极子三频微带天线，通过3个L型微带结构1/4波长单极子天线的组合，实现了三频带的工作，可工作于WLAN（2.4/5.8 GHz）和WiMAX（3.5GHz）所对应的频段上。同时夭线具有良好的全向辐射特性和增益，适合在移动通信场合使用，天线几何结构简单、易于加工制作、便于和微波集成电路实现集成化设计。