袁娜+吴军军+李铁军+李航

摘 要： 本文设计了一种新型平面印刷倒F天线，对传统的倒F结构进行改进，设计时利用曲流技术，通过将辐射枝节弯曲设计来达到天线谐振频率要求，减小了天线宽度和重量，且辐射体结构简单，不需附加匹配电路。设计出天线的谐振频率为262MHZ，具有增益高、体积小、便于生产、重量轻等优点。

关键词：倒F天线 曲流技术 枝节弯曲

中图分类号：TN82 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）03-0293-01

引言

倒F天線是由四分之一波长单极子天线演变而来，把单极子天线的部分弯折90°后就形成倒L天线，它由垂直的短单极子和加载在单极子末端的水平部分组成，相当于给单极子天线增加了一个顶部负载，可以减小单极子天线的纵向尺寸。

鉴于有时对倒L天线有高度限制，导致其输入阻抗很小，与50欧姆同轴线匹配困难。在倒L天线水平枝节的末端再增加一个倒L线段，就形成了倒F天线。对于倒F天线而言，不需通过另外的电路，只要改变天线一些结构参数就可以实现匹配，从而简化了天线结构[1]。

一、新型平面印刷倒F 天线设计

倒F天线是单频点天线常用的结构形式，本文以平面倒F天线为基础设计了一种工作在262MHz的新型平面印刷倒F天线[2]，该天线的基本结构如图1所示。天线从接地端到开路端的长度为AB+BC+CD，接地点到馈电点的长度为AB+BC+CE，从馈电点到开路端的长度为EC+CD，通过调节A、B、C、D、E五个点的位置改变上述各长度，从而改变天线的输入阻抗来实现阻抗匹配。

由于对天线尺寸有限制，如果采用上述传统的平面印刷倒F天线，辐射杆BD的长度大约在300mm左右，尺寸过大，不能满足设计要求。利用曲流技术将天线顶部的部分辐射枝节由直线变为曲线，不改变天线辐射特性，将天线辐射杆长度减小到180mm左右，大幅度缩小了天线尺寸[3]。

曲流技术广泛应用于微带贴片天线，通过将天线贴片表面激励电流的路径弯曲，实现天线小型化[4]。曲流技术使电流有效路径变长，由于天线的谐振频率随电流路径的长短而变化，路径越长天线谐振频率越低，因此利用这一概念可以控制天线频率，满足设计需要。

将平面倒F结构与曲流技术相结合，应用到本天线方案设计中，可以实现天线262MHz的工作频率，使天线小型化，天线辐射体结构如图2所示。

二、仿真模型

通过使用电磁场高频仿真软件HFSS，仿真了天线各项参数对性能的影响。调整倒F天线各段辐射体的长度和宽度、馈电点和接地点的距离、曲流路径的长短、宽窄和疏密度，通过优化来实现其阻抗匹配，最终得出倒F天线的基本仿真尺寸。仿真的电压驻波比曲线和水平面辐射方向图如图3和图4所示。

由上面两幅仿真图可以看出，天线谐振点在262MHz，水平面方向图为全向，不均匀度好，增益值为1.7 dBi，满足设计要求。

三、实物及测试结果

按照仿真结构制作出天线，实物和仿真结果存在差异，通过调节弯曲枝节末端的长短，使天线谐振频率在262MHz。实测天线电压驻波比如图5所示，天线在其工作频段内阻抗匹配良好，电压驻波比均小于1.5。

实测天线方向图如图6所示，水平面方向图为全向，增益最小值为0.9dBi，满足设计最初增益大于0dBi的要求。

四、结论

本文设计了一种工作在262MHZ的新型平面印刷倒F天线，将天线部分辐射枝节设计为曲线，增加了辐射杆的电长度，将天线宽度减小，最终实现小型化设计。

参考文献

[1]周江昇、王玉峰、周军、陈云，一种应用于RFID的印刷倒F天线设计，微博学报，2010.8：185-187

[2]陈曦、李晓波、倪淑燕，无人机机载通信倒F天线的设计与特性分析，装备指挥技术学院学报，2007.18（4）：84-88

[3]王志远、倪文俊、蒋凡杰，螺旋加载倒F天线的设计，2009年全国天线年会论文集，1298-1300

[4]张莲，小型化微带天线的宽频带和多频段研究，2005，华东师范大学硕士学位论文