0 引言

　　藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信(一般是1Om之內(nèi))的無(wú)線電技術(shù),，能在設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換，其工作頻段是2.4～2.483 GHz的全球通信自由頻段,，目前已廣泛應(yīng)用在移動(dòng)通信設(shè)備中,。天線是藍(lán)牙無(wú)線系統(tǒng)中用來(lái)傳送與接收電磁波能量的重要必備組件。由于目前技術(shù)尚無(wú)法將天線整合至半導(dǎo)體芯片中,，故在藍(lán)牙模塊里除了核心的系統(tǒng)芯片外,，天線是另一個(gè)影響藍(lán)牙模塊傳輸特性的關(guān)鍵性組件。本文給出了一款倒F型天線的設(shè)計(jì),，該天線尺寸小,，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約，制造成本低,，工作效率高,，適用于藍(lán)牙系統(tǒng)應(yīng)用,。

　　1 天線設(shè)計(jì)

　　倒F型天線是上世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的一種天線，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、重量輕,、可共形、制造成本低,、輻射效率高,、容易實(shí)現(xiàn)多頻段工作等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此,，近幾年來(lái),，倒F型天線得到了廣泛的應(yīng)用研究和發(fā)展。

　　倒F天線是在倒L天線abc的垂直元末端加上一個(gè)倒L結(jié)構(gòu)edb構(gòu)成,。它使用附加的edb結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整天線和饋電同軸線的匹配,。該天線具有低輪廓結(jié)構(gòu)，輻射場(chǎng)具有水平和垂直兩種極化,，另外由于結(jié)構(gòu)緊湊而且具有等方向輻射特性，同時(shí)其良好的接地設(shè)計(jì)可以有效提高天線的工作效率,。圖1所示是典型的倒F型天線結(jié)構(gòu)圖,，該天線可以看作是e端短路，a端開(kāi)路的諧振器,，所以,，a端電壓最大，電流為零,，e端電壓為零,，電流最大。由于倒F天線的結(jié)構(gòu)中包含了接地的金屬面,，可以降低對(duì)射頻模塊中接地金屬面的敏感度,，因此非常適合用于片上系統(tǒng)。另外,，由于倒F天線只需利用金屬導(dǎo)體配合適當(dāng)?shù)酿伨€來(lái)調(diào)整天線短路端到接地面的位置,，因而制作成本較低，可以直接與PCB電路板焊接在一起,。圖2所示為倒F型天線在電路板上的布置圖,。

　　
倒F型天線在電路板上的布置圖
2 測(cè)量基本原理

　　圖3所示是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分析儀的原理框圖。在對(duì)倒F天線進(jìn)行測(cè)量時(shí),，先由儀器發(fā)出掃頻信號(hào),，并將該信號(hào)通過(guò)輸出口送到被測(cè)設(shè)備，當(dāng)信號(hào)通過(guò)設(shè)備后,，再送回網(wǎng)絡(luò)分析儀,。

　　
網(wǎng)絡(luò)分析儀的原理框圖

　　由于待測(cè)設(shè)備的輸入阻抗與網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸出阻抗不可能理想匹配,，因而必然會(huì)發(fā)射一部分信號(hào)。這樣,，網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)輸出與輸入信號(hào)進(jìn)行比較,，即可得出待測(cè)設(shè)備的傳輸指標(biāo)，如增益,、插入損失,、分配損失等;而對(duì)輸出和反射信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，則可得出待測(cè)設(shè)備的反射指標(biāo)(如反射損耗等),。

　　在對(duì)倒F天線進(jìn)行測(cè)試時(shí),，應(yīng)先將高頻導(dǎo)線焊接到PCB上的天線測(cè)試點(diǎn)，然后再連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀,，并進(jìn)行重新校準(zhǔn)(3個(gè)mark點(diǎn)頻率分別為2.402 GHz,，2.440 GHz與2.480 GHz)，之后再焊接天線匹配元器件,，然后利用網(wǎng)絡(luò)分析儀的Smith圖來(lái)測(cè)試天線參數(shù),，并運(yùn)用Smith圓圖進(jìn)行軟件計(jì)算，以修改天線長(zhǎng)度及匹配元件參數(shù)值,，最終使天線網(wǎng)絡(luò)的阻抗,、頻率、帶寬,、駐波比,，達(dá)到最優(yōu)化。

　　為了方便測(cè)量,，可將一特性阻抗為50 Ω的同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體焊接在與天線饋電點(diǎn)相連的50 Ω微帶線上,，而將外導(dǎo)體就近接在藍(lán)牙模塊的地上，同時(shí)在同軸電纜的另一端焊SMA接頭并連到Agilent網(wǎng)絡(luò)分析儀N3382A,。這樣,，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得的Smith圓圖可知，經(jīng)過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)后的天線阻抗非常接近50 Ω,?；?fù)p10 dB時(shí)的帶寬約為90 MHz，可完全覆蓋藍(lán)牙所工作的ISM頻段(2.400～2.483 GHz),，且其駐波比小于2,，可以滿足藍(lán)牙無(wú)線電技術(shù)的要求。圖4所示是倒F型藍(lán)牙天線的測(cè)試結(jié)果圖,。圖5給出了其天線匹配網(wǎng)絡(luò)的連接示意圖,。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　采用本文方法設(shè)計(jì)的藍(lán)牙倒F型天線結(jié)構(gòu)緊湊、高效,，便于生產(chǎn),，價(jià)格低廉,，在藍(lán)牙協(xié)議規(guī)定的2.402~2.480GH工作頻段內(nèi)，完全可以滿足藍(lán)牙天線的帶寬要求,。同時(shí),，該天線設(shè)計(jì)靈活，加工容易,，并可和射頻芯片組成獨(dú)立的射頻收發(fā)裝置,，非常適合于短距離的無(wú)線通信系統(tǒng)使用。