基于蓝牙技术的倒F型天线的设计
倒F天线设计
蓝牙的倒F型天线设计引言蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是1Om之内)的无线电技术，能在设备之间进行无线信息交换，其工作频段是2.4～2.483 GHz的全球通信自由频段，目前已广泛应用在移动通信设备中。
天线是蓝牙无线系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。
由于目前技术尚无法将天线整合至半导体芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一个影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。
本文给出了一款倒F型天线的设计，该天线尺寸小，设计简约，制造成本低，工作效率高，适用于蓝牙系统应用。
1 天线设计倒F型天线是上世纪末发展起来的一种天线，具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点，因此，近几年来，倒F型天线得到了广泛的应用研究和发展。
倒F天线是在倒L天线abc的垂直元末端加上一个倒L结构edb构成。
它使用附加的edb结构来调整天线和馈电同轴线的匹配。
该天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两种极化，另外由于结构紧凑而且具有等方向辐射特性，同时其良好的接地设计可以有效提高天线的工作效率。
图1所示是典型的倒F 型天线结构图，该天线可以看作是e端短路，a端开路的谐振器，所以，a端电压最大，电流为零，e端电压为零，电流最大。
由于倒F天线的结构中包含了接地的金属面，可以降低对射频模块中接地金属面的敏感度，因此非常适合用于片上系统。
另外，由于倒F天线只需利用金属导体配合适当的馈线来调整天线短路端到接地面的位置，因而制作成本较低，可以直接与PCB电路板焊接在一起。
图2所示为倒F型天线在电路板上的布置图。
倒F型天线在电路板上的布置图2 测量基本原理图3所示是一个网络分析仪的原理框图。
在对倒F天线进行测量时，先由仪器发出扫频信号，并将该信号通过输出口送到被测设备，当信号通过设备后，再送回网络分析仪。
网络分析仪的原理框图由于待测设备的输入阻抗与网络分析仪的输出阻抗不可能理想匹配，因而必然会发射一部分信号。
超高频倒F形标签天线的分析和设计
Ｓｃｉ ｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅ ｃｈｎ ｏｇｙ ｎｎｏｖ ｉ ｎ Ｈｅｒ ｄ ｏｌ ｌ ａｔ ｏ ａｌ
学 术 论 坛
超高频倒 Ｆ形标签天线的分析和设计
谭 立容 刘豫东 （ 南京信息职业技 术学院 江苏南京 ２ ４ ） １Ｑ ６ ０
摘 要： 本文提 出了一 种新型 的射 频识 别超 高频 倒 Ｆ形标签天 线的设计 ， 分析 了其 弯折微 带线 高度 宽度对 天线谐振特 性的 影响 ．Ｏ地 同在一 带 ，ｒ ｂ ｎ ｃ ｎ ｂ ｏ ｔ ｉ Ｙ ａ ｄ ａ ｅ ｂ ａ ｎ仿真 结果显示 ，弯折微 带线 宽度 和高度对 其谐振 频率 影响显著 ，采 用调整其 弯折微带 线高度 、 宽度 ，可以改 变该标 签天线的工作 频率。最 后 ，采用 Ｔ 公 司的 Ｕ Ｆ Ｇ ｎ ｔ ｐ标签芯 片设计 出一款 超 高频倒 Ｆ形标签天 线 ，同时给 Ｉ Ｈ ｅ２ Ｓｒ ａ 出 了该标签天 线的谐振 频率 、方 向图以及 天线效率 等。结果表 明该标签天 线比较适合应 用于 Ｒ Ｉ 电子标 签 中。 ＦＤ ． 关键词 ： Ｆ形 标 签天 线 射 频识别 电子标签 倒 中图分 类号 ； Ｎ ２ Ｔ ８ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ；６ ４ ０ ８ （ｏ ８１ （） ０ ２ － ２ １ ７ － ９ ｘ ２ ｏ）１ａ－ ２ ５ ０
签天 线设计 的好 坏直 接影 响 了电子 标 签的识 面的倒 Ｆ 形微 带线组成 ， 电处（ 馈 即标 签芯片所
别距 离 ，并 决 定 了整 个 系统 的识 别率 。 因
处位 置） 图 ｌ所示 。 经射频 仿真 软件 ＡＤＳ 如
形标 签 天线 谐 振特 性 的影 响 。 ２ １微 带线高度 Ｅ 的影 响 ． 图 ２中三 条 曲线 由左 到右 分别 是在其 它 参数一 样 （ ＝１ ｍｍ ， ， ０ 日， ５ Ｌ＝５ ｍｍ ， ， ４ ． Ｌ ＝ ３ ９ｍｍ， ＝ ．ｍｍ ， ０ Ｄ，１ ３ 微带线 条宽度为 ０ ５ ．ｍｍ） 的情况 下 ， Ｈ， ３ ． ｍｍ， —３ ． ｒｍ ， 在 一 ９２ Ｈ１ ７ ９ ａ Ｈ２ ４ ６ ｍ 时 的仿 真结 果。可 见减 少微带 ＝３ ． ｒ ａ 线 高度 Ｈ１能有效 地 提高缝 隙天 线 的谐振 频 率， 可用 于改 变该标 签天线 的工 作频 率 。 ２ ２ 微带 线长度 Ｌ 的影 响 ． １ 图 ３中三条 曲线 由左 到右分 别是 在其 他 参 数一 样（ ＝１ ｍｍ ， 一５ ｍｍ ， ９ ５ ０ Ｈ ＝３ ． ２ ｍｍ， １３ ０ Ｄ ．ｍｍ， 微带线条 宽度为 ０５ ．ｍｍ） 的情况 下 ， Ｌ ＝５ ． ｒｍ ， ， ３ ９ 在 ４６ ａ Ｌ＝４ ． ｍｍ ， Ｌ一３ ． ｍｍ ， ３ ． ｒｍ 时 的仿真结 果 。 ６８ Ｌ＝ ４ ２ ａ 可 见减少微带 线长度 Ｌ 能有效地提 高缝隙天 ｌ 线 的谐振频率 ，改变该 标签天线 的工作频率 。
用于蓝牙和超宽带融合定位的倒F阵列天线设计
电子产品世界设计应用无线技术esign & Application用于蓝牙和超宽带融合定位的倒F阵列天线设计*Design of the Inverted-F Array Antenna Used for Bluetooth and UWB Fusion Positioning林 斌 （厦门大学嘉庚学院，福建漳州363105）摘 要：本文针对高精度低功耗室内定位系统对天线的性能要求，将倒F天线结构、感应辐射阵列结构、渐变缝隙结构、分形光子晶体结构相结合，设计制作了用于蓝牙和超宽带融合定位的天线阵列。
这款天线在测试中具有蓝牙和UWB双频段工作能力，辐射性能和带宽性能优异，兼具全向天线和定向辐射能力。
使用本天线的室内定位系统，在进行米级定位时使用蓝牙频段，在进行厘米级高精度定位时使用超宽带频段，同时使用蓝牙频段低功耗地实时传输定位数据，可以兼具蓝牙室内定位系统和超宽带室内定位系统优点。
关键词：倒F天线结构；感应辐射阵列结构；渐变缝隙结构；分形光子晶体结构；室内定位天线室内定位系统是由多组定位信标依靠室内无线通信连接而成的新型高精度定位系统。
近年来，随着物联网技术和大数据技术的发展，室内定位的应用领域日益广泛。
蓝牙和超宽带（UWB ）是目前最成熟的室内定位频段，他们各自有着自己的优缺点。
蓝牙室内定位系统成本低、功耗小、易于部署，但是有较大的传输延时，定位实时性不够好，定位精度只能达到米级。
超宽带室内定位系统探测距离远、传输速率高、定位实时性好，具有较高的多径分辨率，可以穿透各种材料，包括墙、木板、玻璃等，在室内复杂环境下可以实现厘米级的定位精度，但是功耗较大，单独使用会对定位信标的供电系统造成较大压力[1-5]。
将两种室内定位系统相结合，笔者团队设计出蓝牙和超宽带融合室内定位系统，使用超宽带通信频段进行定位信标探测，使用蓝牙通信频段进行定位数据传输，可以兼具蓝牙室内定位系统低成本、低功耗和超宽带室内定位系统探测距离远、传输速率高、定位实时性好、定位精度高的优点。
蓝牙天线设计
蓝牙天线设计目前最常见的蓝牙天线有偶极天线（dipole antenna）,倒 F 型天线（planar inverted F anternna）、曲流线型天线（meander line antenna）、微小型陶瓷天线（ceramic antenna）、液晶聚合体天线（lcp）和棒状天线（2.4G 频率专用）等。
由于这些具有近似全向性的辐射场型以及结构简单、制作成本低的优点，所以非常适合嵌入蓝牙技术装置使用。
下面主要介绍 4 种天线的设计方法。
1、倒F 型天线倒F型天线是由于其结构与倒置的英文字母 F 相似而得名。
如下图 1 所示。
其中（L+H）只有四分之一波长，而且在其结构中已经包含有接触地金属面，可以降低对模块中接地金属米难的敏感度，所以非常适合用在蓝牙模块装置中。
另外一方面，由于倒 F 型天线只需要利用金属导体配合适当的馈线及天线短路到接地面的位置，故其制作成本低，而且可以直接与pcb电路板焊接在一起，一体化设计。
倒 F 型天线的天线体可以为线状或者片状，若以金属片制作则可以为SMD（suerface-mountde device）组件焊接在电路板上达到隐藏天线的目的。
此时为了支撑金属片不与接地金属面产生短路，通常会在金属片与接地面之间加入绝缘介质。
当使用介电常数较高的绝缘材料还可以缩小蓝牙天线尺寸。
图 2 给出了倒 F 型天线的pcb设计封装参数。
作为板载天线的一种，倒 F 型天线设计成本低但是增加了一定的体积，但是实际应用中是最长见一的一种。
倒 F 型天线是1/4 波长天线，除去其天线接入点外，其外轮廓为L 形状。
图 2 中蓝牙天线接入点与蓝牙芯片的天线引脚相连接，外轮廓L 型短边接地，天线接入点介于地和天线开放端之间。
板载F型天线一般放在pcb 顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。
图 3 给出了倒 F 型天线在PROTEL 中制作成板载天线的应用示范：2、曲流型天线曲流型天线的长度比较难确定。
蓝牙天线设计
蓝牙天线设计蓝牙天线设计目前最常见的蓝牙天线有偶极天线（dipole antenna）,倒 F 型天线（planar inverted F anternna）、曲流线型天线（meander line antenna）、微小型陶瓷天线（ceramic antenna）、液晶聚合体天线（lcp）和棒状天线（2.4G 频率专用）等。
由于这些具有近似全向性的辐射场型以及结构简单、制作成本低的优点，所以非常适合嵌入蓝牙技术装置使用。
下面主要介绍 4 种天线的设计方法。
1、倒F 型天线倒F型天线是由于其结构与倒置的英文字母 F 相似而得名。
如下图 1 所示。
其中（L+H）只有四分之一波长，而且在其结构中已经包含有接触地金属面，可以降低对模块中接地金属米难的敏感度，所以非常适合用在蓝牙模块装置中。
另外一方面，由于倒 F 型天线只需要利用金属导体配合适当的馈线及天线短路到接地面的位置，故其制作成本低，而且可以直接与pcb电路板焊接在一起，一体化设计。
倒 F 型天线的天线体可以为线状或者片状，若以金属片制作则可以为SMD（suerface-mountde device）组件焊接在电路板上达到隐藏天线的目的。
此时为了支撑金属片不与接地金属面产生短路，通常会在金属片与接地面之间加入绝缘介质。
当使用介电常数较高的绝缘材料还可以缩小蓝牙天线尺寸。
图 2 给出了倒 F 型天线的pcb设计封装参数。
作为板载天线的一种，倒 F 型天线设计成本低但是增加了一定的体积，但是实际应用中是最长见一的一种。
倒 F 型天线是1/4 波长天线，除去其天线接入点外，其外轮廓为L 形状。
图 2 中蓝牙天线接入点与蓝牙芯片的天线引脚相连接，外轮廓L 型短边接地，天线接入点介于地和天线开放端之间。
板载F型天线一般放在pcb 顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。
图 3 给出了倒 F 型天线在PROTEL 中制作成板载天线的应用示范：2、曲流型天线曲流型天线的长度比较难确定。
蓝牙天线设计
蓝牙天线设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ蓝牙天线设计目前最常见的蓝牙天线有偶极天线（dipole anｔennａ）,倒Ｆ型天线(planar ｉnveｒted F aｎterｎｎa)、曲流线型天线（meaｎder lｉne antenna）、微小型陶瓷天线(ceｒamic aｎtenna)、液晶聚合体天线（lcｐ)和棒状天线(2.4Ｇ频率专用)等。
由于这些具有近似全向性的辐射场型以及结构简单、制作成本低的优点，所以非常适合嵌入蓝牙技术装置使用。
下面主要介绍 4 种天线的设计方法。
1、倒F 型天线倒F型天线是由于其结构与倒置的英文字母 F 相似而得名。
如下图 1 所示。
其中（Ｌ+Ｈ)只有四分之一波长,而且在其结构中已经包含有接触地金属面,可以降低对模块中接地金属米难的敏感度,所以非常适合用在蓝牙模块装置中。
另外一方面,由于倒 F 型天线只需要利用金属导体配合适当的馈线及天线短路到接地面的位置,故其制作成本低,而且可以直接与pcb电路板焊接在一起,一体化设计。
倒 F 型天线的天线体可以为线状或者片状,若以金属片制作则可以为ＳMD(sｕerfaｃe-mounｔde device）组件焊接在电路板上达到隐藏天线的目的。
此时为了支撑金属片不与接地金属面产生短路,通常会在金属片与接地面之间加入绝缘介质。
当使用介电常数较高的绝缘材料还可以缩小蓝牙天线尺寸。
图 2 给出了倒 F 型天线的pｃｂ设计封装参数。
作为板载天线的一种，倒 F 型天线设计成本低但是增加了一定的体积，但是实际应用中是最长见一的一种。
倒Ｆ型天线是1/4 波长天线,除去其天线接入点外,其外轮廓为L 形状。
图 2 中蓝牙天线接入点与蓝牙芯片的天线引脚相连接，外轮廓Ｌ型短边接地,天线接入点介于地和天线开放端之间。
板载F型天线一般放在pcb 顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。
平面倒置F型三频手机天线的设计
第34卷第3期应用科技Vol .34,№.32007年3月App lied Science and Technol ogyMar .2007文章编号:1009-671X (2007)03-0044-06平面倒置F 型三频手机天线的设计徐 娜,赵春晖(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘 要:提出一种新型平面倒置F 型三频手机天线(P I F A ).天线采取中心单馈点同轴馈电,辐射片尾端折叠,上层辐射片开2个U 型槽的方法,可在GS M900MHz,DCS1800MHz 和I S M2450MHz 3个频段工作,满足了新一代无线通信系统对频段和带宽的要求.应用ANS OFT 公司的HFSS10.0(high frequency structure si m ulat or )三维仿真软件,对天线尺寸进行设计和优化.关键词:平面倒置F 型手机天线;三频天线;GS M900MHz/DCS1800MHz/I S M2450MHz 中图分类号:T N82 文献标识码:AA desi gn of tri 2band pl anar i n verted 2F antenna for mobile handsetXU Na,ZHAO Chun 2hui(College of I nf or mati on and Communicati on Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China )Abstract:A novel tri 2band p lanar inverted F 2antenna (P I F A )is p resented .Tri 2band capabilities are realized by u 2sing a f olded patch and t w o different U 2shaped slits within the antenna 2radiating surface f or the m iniaturizati on .The three central frequencies lie in the GS M900,DCS1800and I S M2450bands ,which satisfy the require ments of ne w generati on wireless communicati on syste m t o frequency and width of bands .The antenna di m ensi on is designed and op ti m ized with 3D si m ulati on s oft w are HFSS10.0of ANS OFT company .Keywords:P I F A;Tri 2band antenna;GS M900/DCS1800/I S M2450收稿日期:2006-09-18.作者简介:徐 娜(1981-),女,硕士研究生,主要研究方向:电磁场与微波技术,E 2mail:lanxiao_2000@. 随着现代通信技术的不断进步,移动通信业务正以前所未有的速度向前发展,作为发射和接收电磁波的重要射频前端器件———手机天线,其未来的发展趋势必将是小型化、内置化、多频段和智能化[1].微带天线作为一种新型天线,具有如下优点:体积小,重量轻,低剖面,能与载体共形,制造简单;能得到单方向的宽瓣方向图,最大辐射方向在平面的法线上,易于和微带线路集成,易于实现线极化或圆极化[2],因而成为当今手机内置天线的最佳选择.近年来,颇受关注的是一种平面倒置F 型微带天线(p lanar inverted 2f antenna,简称P I F A ),它是由一端短路的微带天线演变而成的.由于天线的一端被短路,就可大大减小天线的尺寸,因此广泛应用于手机终端天线.由于近年来通信量激增,目前国内移动通信系统已同时使用GS M900和DCS18002个频段,国外更是已经将使用频段扩展到了PCS1900、I S M2450等更高频段,“双频”、“三频”等多频技术成为了研究热点.多频技术主要采用单层多模、多层重叠贴片和单层加载[3]的方法.其中单层加载技术中的缝隙加载,也就是通常所说的贴片表面开槽设计以其简单实用、易于加工、有效降低天线尺寸的优势引起了普遍关注.文献[4]中提出的一种设计方案,就是将单层贴片中央开一个U 型槽,采用2个销钉同轴双馈电,结构对称,从而大大减少了天线尺寸,并实现了双频工作.文中基于对多频微带天线的研究,提出了一种改进的平面倒置F 型天线,它的结构特点是:天线的辐射贴片尾端折叠,形成一个上层主辐射层和一个折叠臂,在短边中心加载短路壁,上层贴片开2个U 型槽,中心同轴馈电.通过适当设计主辐射贴片和折叠臂的尺寸、短路壁的高度和宽度、U型槽的位置及大小,优化馈电点位置,实现了可在GS M900MHz、DCS1800MHz和I S M2450MHz3个频段工作的三频手机天线,而且在各个频段的频带宽度也比较理想.1 开槽设计理论分析广义的微带天线包括:微带贴片天线、微带行波天线和微带缝隙天线,3者的辐射机理相近.手机天线中应用的是变形的微带贴片天线.微带天线的辐射是由微带天线导体边沿和地板之间的边缘场产生的.以矩形微带贴片天线为例,它由介质基片、在基片上面的矩形导电贴片和基片下面的接地板构成.假定电场沿微带贴片的宽度与厚度方向没有变化,则辐射贴片上的电场仅沿贴片长度方向变化,整个贴片可以等效为相距一定长度(贴片长度)、同相激励并向地板以上半空间辐射的2个缝隙.同理,如果将电场沿贴片宽度的变化也考虑进去,微带贴片天线就可以用贴片周围的4个缝隙来表示.微带天线的辐射场是由各种假定的电流及其沿天线结构的分布得来的.为了求解微带天线辐射场中的远场值(方向图等),必须知道贴片表面精确的电流分布.如果介质材料各向同性、均匀且无损耗,微带导体和地板导体的电导率为无限大,则面电流和面磁流可以分别用切向电场和切向磁场表示为K=n^×H,M=E×n^.(1)式中:n^为面法向单位矢量.图1就是微带天线辐射边沿的场态和电流密度分布(侧面图).由图中可以清晰地看出,微带天线的向外辐射是由边缘缝隙实现的.实际应用中,为简单起见,可以认为贴片单元上、下表面的面电流和面磁流相同.然后,就可以使用位函数由面电流和面磁流求解辐射场.图1 微带天线辐射边沿的场态和电流密度以上介绍的是具有普遍意义的微带天线的结构原理.传统的P I F A是在这一基础上,中间的介质采用空气,将辐射贴片(天线输出端)的一端短路(通过馈电和短路壁与接地板相连),另一端开路(悬空),不加任何其他处理,只要设计好天线的尺寸及馈电点,就会得到2个或更多的谐振频率.图1所示的辐射贴片的形状是完整的矩形.当在贴片上“开槽”时,贴片的结构发生了变化,表面的自然模被改变了,表面的电流分布也随之发生了改变,这样,就可能会对原来的谐振产生较大的影响(包括谐振频率和带宽),而且还会产生新的附加频率,即所谓的“多频”谐振,此时的天线就是贴片天线和缝隙天线的组合结构.图2以文中设计中的U 型槽为例,简单描绘了贴片表面的电流分布.这里,馈电点选在了贴片的一角,这也是比较常用的馈电位置.图2 贴片表面电流分布示意图“开槽”后天线的辐射机理可以参考微带缝隙天线来分析,不同的是,贴片天线的缝隙开在贴片上,而缝隙天线的缝隙是开在接地板上.缝隙天线的辐射场可以用电矢量位法计算,当缝宽比真空波长小很多时,可由推导出的公式求出E面和H面上的方向图[5].Eθ=j k0E0LW4π・e-j k0r・sin XX・sinφ.(2) Hθ=j k0E0LW4π・e-j k0r・sin XX・cosφcosθ.(3)式中:X=kL sinθcosφ/2,L,W为缝隙的长度和宽度.应用上式计算,需要知道缝隙横向电场的准确值.这对于贴片形状规则、开槽简单、单一介质的天线还可以适用,但随着微带天线的快速发展,很多结构复杂、工艺创新的天线应运而生,比如:“十字槽”、“C型槽”、高介电常数和高功率介质、销钉加・54・第3期徐 娜,等:平面倒置F型三频手机天线的设计载等天线,这时根本无法准确求出缝隙上的电场,也就无法求得远场的方向图.因此,现代的天线设计是仿真、试验为主,理论分析为辅,很多都是经验所得.设计时由指标入手,通过计算得到大体尺寸,然后应用设计软件建模仿真,再结合理论分析加以改进,最后生产调试.P I F A采用“开槽”设计,是将贴片天线和缝隙天线的优势加以综合利用,贴片天线容易设计、加工,可以双频工作;缝隙天线可产生单向或双向方向图,且对制造公差的敏感性比贴片天线小.所利用的原理就是天线在所有谐振点上是以不同的模式工作的,即低次模和高次模,2者的频差很大,不满足指定频段的要求.限于手机中对天线体积、重量和制造工艺的要求,在贴片上“开槽”,通过人工额外加载缝隙的办法,较小限度地改变天线结构,而较大限度地改变贴片表面的电流分布,从而实现增加频段、扩展频带的目的.只要仔细调整开槽的位置,槽的尺寸以及开槽缝隙的宽度,同时在合适的位置加载短路壁,就有可能使高次模的谐振频率降低到需要的频段,同时又不影响低次模在低频段上的应用.因此,近年来在多频天线的设计中,经常采取这一方法.2 设计过程分析及天线结构文中的天线结构包括一个上层的主辐射贴片和折叠臂,下层的接地板、中心同轴馈电和一个短路壁.辐射贴片上的2个U型槽可以实现多频功能,从而可将天线的尺寸降低30%左右;主辐射贴片通过短路壁与接地板相连;天线采取同轴馈电,内导体接在辐射贴片即天线上,外导体与接地板背面的传输线相接,通过与馈电点的匹配调节,即优化设计,实现与同轴线50Ω的阻抗匹配,降低回波损耗,提高增益,满足一定的带宽要求.图1所示是设计的天线结构图.3组辐射单元的长度及宽度可以由下式近似算出[6]:L i W i=C4fi.(4)一旦确定了天线设计指标中的谐振频率(天线设计的首个要求),就可以按照上式,再考虑实际工程中对空间尺寸的限制,初步估算出天线结构中的几个主要尺寸.本设计中,Li、Wi是辐射单元在某一频段的长度和宽度;C是真空光速;fi是某一频段的谐振频率.低频f1(900MHz)对应的辐射单元长度就是矩形贴片的长度,注意这里包括下层折叠部分,(Li, W i)应为(L1+h+L2,W1);第二谐振频率f2(1800 MHz)对应的辐射单元是槽一的尺寸(均为外轮廓),应为(l1,w1);高频f3(2450MHz)对应的辐射单元是槽二的尺寸,应为(l2,w2).但是经过仿真会发现,由于上下2层贴片之间的互耦效应以及2个U型槽对电流分布的双重影响,按照理论值建模得到的谐振频率与要求的频率差距极大,必须对3组辐射单元的长宽逐一确定,然后综合调节,才能得到比较好的谐振频率.微带天线由于尺寸小,Q值高,当谐振时可以实现匹配;当频率偏离谐振时,电抗分量急剧变动,使之失配,这就造成了微带天线固有的窄频特性,它是微带天线的最大缺陷,也是制约其发展的最大瓶颈.在众多的技术指标中,输入阻抗随频率的变化是最敏感的,即输入阻抗满足频带要求时,其他指标是可以满足要求的.因此,在确定辐射单元的大体尺寸后,必须考虑天线的阻抗匹配问题,借此确定其他各部分的尺寸.本设计中,短路壁的高度和宽度以及馈电点的位置都可能影响阻抗匹配.通常,天线的频带以输入端电压驻波系数VS WR值小于某个给定值的频率范围BW来表示.若VS WR给定值为s,则VS WR<s时的带宽计算公式如下[6]:BW=s-1Q T s.(5) Q T是总的品质因数.当s≤2时,BW=5.04f2H.(6)由上式可知,当谐振频率f确定后,可调参数只有天线高度H,即短路壁的高度.根据天线设计指标中对带宽的要求,就可以得到大体准确的H了.本设计中的谐振频率不止一个,因此要综合考虑每一个谐振频率处的带宽,再结合工程上对整个天线高度的要求,合理设计出H.短路壁宽度的影响,在后文的仿真结果分析中有说明.・64・应 用 科 技 第34卷考虑同轴馈电的半径和位置对阻抗匹配的影响.目前馈电半径均采用0.5～1mm,计算公式可参考有关文献,仿真中的影响可忽略不计.值得注意的问题是馈电点的位置设计,因为它在很大程度上影响了天线与同轴传输线的阻抗匹配.馈电点的位置没有固定的公式可循,可以设在贴片天线的侧面,紧贴在边缘,例如本设计中短路壁的旁边;也可以随意设在贴片中央的任何位置,一般都是根据工程要求,凭经验去找,以便达到最好的匹配.而且馈电位置的改变还会引起谐振频率的微小偏移,因此这一步一般都在天线设计的最后阶段进行.文中使用HFSS 中的优化设计功能,很快找到了最佳匹配点.通过反复比较、修改,最终得到各尺寸数值如下(单位:mm):L=60,W=100,L1=45,h=3,W1=14, L2=32,W s=6,H=10,l1=29.5,w1=10.25,l2= 2018,w2=7,G1=1,G2=0.5.图3 P I F A三频天线结构图3 仿真结果与分析图4所示是平面倒置F型天线的回波损耗曲线图,结构上仅将辐射片的尾端折叠,没有加载U型槽.正如前文所述,未加任何处理,就得到了2个谐振频率1.03GHz和2.37GHz,输入阻抗带宽(VS WR<2.5)分别为12.6%(0.97～1.10G)和117%(2.36～2.40G),但均不是设计指标需要的谐振频率,而且2.37GHz频段的带宽较窄.图5所示,在图4结构的基础上加载槽一,可以看出,此时出现了2个谐振点,分别为0.94GHz和1.84GHz,输入阻抗带宽分别为6.4%(0.91～0196G)和8.2%(1.78～1.93G).与图2比较发现,由于开槽的原因,高频大幅度降低,低频也有所降低,基本达到了指定的频率要求,1800MHz频段的带宽也提高了许多.图6所示,在图5结构的基础上又加载了槽二,实现了3个频率谐振.槽二的尺寸可由式(1)确定.开槽的时候要反复比较,以免对低频900MHz和第二频率1800MHz造成较大影响,要兼顾各项指标.此时的谐振频率分别为0.93GHz、1.80GHz和2142GHz,带宽分别为6.4%(0.90～0.96G)、611%(1.75～1.86G)和2.5%(2.4～2.46G).可以发现,高频2.42GHz的带宽较窄,不过对于B lue2 t ooth使用的2.4GHz(2400～2483.5MHz)I S M频段[7],还是可以接受的.f/GHz图4 未开槽P I F A双频回波损耗f/GHz图5 加载槽一后的双频回波损耗下面讨论几个主要参数对天线的3个谐振频率以及带宽的影响.首先是尾端折叠部分即下层辐射片的长度L2.因为考虑到整个天线尺寸,将辐射片折叠,这样折叠部分就与接地板和上层辐射片间存在较强的互耦效应.图7所示,L2的变化只对高频I S M2450有较大的影响,这主要是因为L2是辐射片的一部分,其固有的谐振频率就是2.4GHz左右,这从图2(不加载缝隙)就可看出.而且L2对第2谐振频率1800MHz的回波损耗有较大影响,因此优化后,取L2=32为最终值.・74・第3期徐 娜,等:平面倒置F型三频手机天线的设计加载短路壁是近来P I F A设计中较常使用的方法之一.通过适当加载,可以对谐振频率进行微调,还可以帮助阻抗匹配,有效改善频带宽度[7].本设计中的短路壁宽度可参考主辐射贴片的宽度设计.从图8可以看出,W s=2.5和W s=3时,3个频率的回波损耗相差不大,即带宽相差不大,但W s取2.5时,高频I S M2450MHz的谐振频率偏差过大,不易取;W s=3.5时,在高频段阻抗严重失配,因此选取W s=3.本设计在主辐射贴片上加载了2个U型槽,在双频的基础上,实现了三频工作,因此槽二位置及长度的确定就格外重要.限于馈电点及槽一的位置,槽二的起始位置应与槽一一致.图9所示,即l2= 2015,20.6,20.7,20.8,20.9时的情况.槽二的长度对增加的I S M2450MHz频段影响较大,也验证了加载槽二就是增加高频段谐振频率的做法.经过比对,考虑到对900MHz和1800MHz2个频率点回波损耗即带宽的影响,将l2取为20.8.最后将2个槽的宽度G1,G2进行优化,得到了完整的天线尺寸.事实上,从图中还可以发现,调节槽二的位置和尺寸,并没有使前2个谐振频率发生较大的偏移,这就说明它们彼此存在很大的自由度,进一步讲,只要辐射片的空间允许,利用多开槽的方法获得3个以上的谐振频率是完全可能的[8-9].图10是按照前述的各项优化参数,给出的天线在3个谐振点处的E面和H面的辐射方向图.可以清楚地看出,天线在900MHz和1800MHz2个频段的增益达到了5d B i,方向图的全向性也很好,后瓣辐射较小,利于提高辐射效率.在2450MHz频段最大增益达到了7dB i,但旁瓣较多,衰减较大,辐射效率不是很理想.由于P I F A属于小型天线,设计上的一点误差对小天线尤其严重,而且各个参数互相制约,互相影响,因此有必要对上述的几个主要参数进行细微调节,综合比较,才能优化出合适的天线尺寸,得到理想的性能指标.f/GHz图6 加载槽二后的三频回波损耗f/GHz图7 回波损耗随L2的变化曲线f/GHz图8 回波损耗短路壁W s的变化曲线f/GHz图9 回波损耗随l2的变化曲线・84・应 用 科 技 第34卷(a )f 1=0.93GHz(b )f 2=1.8GHz(c )f 3=2.42GHz图10 3个频率点的E 面、H 面方向图4 结束语提出了一种结构紧凑、造型简单的平面倒置F 型微带天线,采取加载2个U 型槽的设计,可使工作频率覆盖GS M900MHz 、DCS1800MHz 和I S M2450MHz 3个频段,天线的增益及带宽均满足现代移动通信系统的工作要求.通过仿真,讨论了主要参数的变化对于谐振频率及频带宽度的影响,为后续包含更高频段的多频及宽频天线的研究打下了基础.参考文献:[1]樊明延,张雪霞,冯正和.移动通信中小天线技术新进展[J ].通信市场,2003,6:80-82.[2]张 钧,刘克诚,张贤铎,等.微带天线理论与工程[M ].北京:国防工业出版社,1988.[3]KI M SW.S mart antennas at handsets for the 3G widebandCDMA syste m s and adap tive l ow 2power rake combining schemes[D ].B lacksburg V irginia:Faculty of the V irginia Polytechnic I nstitute and State University,2002.[4]刘培涛,李 英,王 坚,等.一种小型宽频带矩形微带天线在无线通信中的应用[A ].2004年全国第十届微波集成电路与移动通信学术年会[C ].昆明,中国,2004.[5]鲍尔I J,布哈蒂亚P .微带天线[M ].北京:电子工业出版社,1984.[6]NASHAAT D M ,E LS ADEK H A,GHAL I H.Single feedcompact quad 2band P I F A antenna f or wireless communica 2ti on app licati ons [J ].I EEE Trans Antennas Pr opagat,2005,53(8):2631-2635.[7]陈如明.宽带无线接入与移动通信的频率规划研究[J ].电信网技术通信,2005.[8]G UO Y X,ANG I,CH I A M pact internal multi 2band antennas f or mobile handsets [J ].I EEE AntennasW ireless Pr opagat Lett,2003,(2):143-146.[9]L I U Z D,HALL P,WAKE D.Dual 2frequency p lannar in 2verted 2F antenna [J ].I EEE Trans Antennas Pr opagat,1997,45(10):1451-1457.[责任编辑:张晓京]・94・第3期徐 娜,等:平面倒置F 型三频手机天线的设计。
蓝牙天线设计
引言蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是1Om之内)的无线电技术，能在设备之间进行无线信息交换，其工作频段是2.4～2.483 GHz的全球通信自由频段，目前已广泛应用在移动通信设备中。
天线是蓝牙无线系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。
由于目前技术尚无法将天线整合至半导体芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一个影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。
本文给出了一款倒F型天线的设计，该天线尺寸小，设计简约，制造成本低，工作效率高，适用于蓝牙系统应用。
1 天线设计倒F型天线是上世纪末发展起来的一种天线，具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点，因此，近几年来，倒F型天线得到了广泛的应用研究和发展。
倒F天线是在倒L天线abc的垂直元末端加上一个倒L结构edb构成。
它使用附加的edb结构来调整天线和馈电同轴线的匹配。
该天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两种极化，另外由于结构紧凑而且具有等方向辐射特性，同时其良好的接地设计可以有效提高天线的工作效率。
图1所示是典型的倒F型天线结构图，该天线可以看作是e端短路，a端开路的谐振器，所以，a端电压最大，电流为零，e端电压为零，电流最大。
由于倒F天线的结构中包含了接地的金属面，可以降低对射频模块中接地金属面的敏感度，因此非常适合用于片上系统。
另外，由于倒F天线只需利用金属导体配合适当的馈线来调整天线短路端到接地面的位置，因而制作成本较低，可以直接与PCB电路板焊接在一起。
图2所示为倒F型天线在电路板上的布置图。
倒F型天线在电路板上的布置图2 测量基本原理图3所示是一个网络分析仪的原理框图。
在对倒F天线进行测量时，先由仪器发出扫频信号，并将该信号通过输出口送到被测设备，当信号通过设备后，再送回网络分析仪。
网络分析仪的原理框图由于待测设备的输入阻抗与网络分析仪的输出阻抗不可能理想匹配，因而必然会发射一部分信号。
低功耗蓝牙模块四大板载天线PCB设计方式
图 2：曲流型天线设计示意图 1
图 3：曲流型天线设计示意图 2
注：天线长度计算公式： 天线的长度（米）=（300/f）*0.25*0.96 其中 f 表示频率（MHz），0.96 为波长缩短率 蓝牙天线长度约为 300/2.4G*0.25*0.96 大约为 31mm
蓝牙天线设计之陶瓷天线设计： 陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置使用的小型化天线。陶瓷天线的种类分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天 线。由于陶瓷本身介电常数较 PCB 电路板高，所以使用陶瓷天线能有效缩小天线尺寸，在介电损耗方面， 陶瓷介质也比 PCB 电路板的介电损失小，所以非常适合低耗电率的的蓝牙模块中使用。在 PCB 设计时，天 线周围要净空就可以了，特别注意不能敷铜。如下图：
图 4：陶瓷天线设计示意图
蓝牙天线设计之 2.4G 棒状天线设计： 2.4G 棒状蓝牙天线体积大，但传输距离要强于其他天线。在 PCB 设计时，天线周围也和上述的三种天线设 计一样意图
关于蓝牙天线设计的其它相关注意点： 1）天线的信号（频率大于 400MHz 以上）容易受到衰减，因此天线与附近的地的距离至少要大于三倍的线 宽。 2）对于微带线与带状线来说，特征阻抗与板层的厚度、线宽、过孔以及板材的介电常数相关。 3）过孔会产生寄生电感，高频信号对此会产生非常大的衰减，所以走射频线的时候尽量不要有过孔。
Bluetooth 4.0 版本的出现，解决了这些问题，它包含 Bluetooth Smart（低功耗）功能，具有以下特点： 1）能耗低 2）成本低 3）标准纽扣电池能让设备运行数年 4）多供应商互操作性 5）增强射程
在硬件设计中，天线设计是比较有讲究，常用的低成本设计方式是 PCB 板载天线设计方式，但 PCB 板载天 线在实际中应该如何设计，才能达到很好的收发效果呢？下面跟随蓝牙模块厂家云里物里一起来看下，以 下有四种蓝牙天线设计可供参考： 蓝牙天线设计之倒 F 型天线： 倒 F 型天线的天线体可以为线状或者片状，当使用介电常数较高的绝缘材料时还可以缩小蓝牙天线尺寸。 作为板载天线的一种，倒 F 型天线设计成本低但增加了一定体积，在实际应用中是最常见的一种。天线一 般放置在 PCB 顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。 如下图：
手机平面倒F型天线PIFA的模拟分析(doc 50页)
手机平面倒F型天线PIFA的模拟分析(doc 50页)本科畢業設計（論文）手機平面倒F型天線（PIFA）的模擬分析學院物理與光電工程學院專業電子科學與技術年級班別2008（2）班學號3108009196學生姓名鄭耀華指導教師吳多龍2012年6月摘要移動通信的迅猛發展，對應用於手機的天線提出了小型化、寬頻帶、多頻段工作等要求。
而平面倒F天線(Planar Inverted-F Antenna, PIFA)因其具有體積小、重量輕、剖面低、可內置、且易於加工等突出的結果特點以及能實現寬頻帶和多頻段的特性而在手機中得到了廣泛的應用。
隨著不同用途的需求，對手機天線性能的要求越來越高，準確分析PIFA天線的物理尺寸和性能參數的關係有越來越重要的作用。
對此，本文利用Ansoft HFSS模擬軟體研究了初始設定物理尺寸下PIFA天線的各個性能指標，並分析相關參數對天線性能影響。
論文論述了天線的基本概念和參數指標，討論了手機PIFA天線的基本結構和實現多頻段的設計方法。
在瞭解軟體Ansoft HFSS的天線模擬功能和模擬流程的基礎上，對一種雙頻（GSM/DCS）PIFA天線的設計方案進行了模擬分析。
最後，討論了該天線的高度H和貼片突出的長度對天線性能的影響。
本文的工作，不僅對手機PIFA天線的工程設計提出了一種有效模型結構，而且證實了使用Ansoft HFSS模擬軟體的天線模擬功能，能夠在其它更為複雜的天線工程設計中，進行更多的方案比較並縮短設計週期，降低研製成本。
最後，根據該天線模型結構製作實物，通過測試和不斷優化，得出結果與模擬結果相一致，可作為實際應用中手機天線。
關鍵字：PIFA，手機天線，HFSS，雙頻，模擬分析AbstractWith the rapid development of mobile communication, properties of miniaturization, broadband and multi-frequency for antennas in mobile phone are demanded. And planar inverted-F antenna (PIFA) coming out during these years has been rapidly and widely adopted because it has the structural advantages of small size, light weight, low profile, internally equipped, easily fabricated and mounted on the carrier. But, with the increased demands of antenna quality for different purposes, how to analyze the physical sizes and performance parameters of mobile phone antenna will be more and more important. So, this thesis used Ansoft HFSS software to do research about various performance indicators of PIFA in the initial settings of physical sizes, and analyze the related parameters for the influence on the performance of the antenna.The thesis introduced basic concepts and parameters of antenna, and discussed the basic structure and design of multi-band about the PIFA antennas of mobile phone. Be familiar with simulation function and simulation process of Ansoft HFSS software, did simulation analysis about the design of a dual-band(GSM/DCS) PIFA antenna. Lastly, the proposed antenna is experimentally studied, and effects of the height of the antenna and the extended top-patch portion on the performance of the antenna are discussed.The work of this thesis, not only provided an effective model structure of engineering optimized design of PIFA antenna, but also confirmed that functional simulation of Ansoft HFSS software can do optimization on design in more complex antenna projects, compared to more programs, it will ensure the precision and reduce the design cost. Finally, according to the antenna structure making physical model,through the test and continuous optimization, to obtain the result is consistent with simulation results and can be used as mobile phone in practical application.Key words：PIFA, Mobile Phone Antenna, HFSS, dual frequency, Simulation analysis目錄1 绪论 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
一种适用于蓝牙的折叠PIFA天线的设计和分析
一种适用于蓝牙的折叠ＰＩＦＡ天线的设计和分析作者：陈蕾张艳玲魏峰来源：《现代电子技术》2008年第09期摘要：介绍了传统印制倒F型天线的工作原理和结构特性，详细分析了影响天线阻抗的因素。
以一款支持蓝牙功能的GSM手机为例，通过ANSOFT公司的软件HFSS 10.0进行仿真，设计了一款体积小、性能好的蓝牙天线。
该天线工作于2.4～2.483 GHz频段、尺寸只有16 mm×4.5 mm,10 dB阻抗带宽为5%。
改善后的PIFA天线成本低、结构紧凑、馈电方便，同时设计简洁、灵活，完全适于蓝牙系统应用。
关键词：PIFA；天线；折叠；蓝牙中图分类号：文献标识码：B文章编号：1004-373X(2008)09-016-Design and Analysis of a Folded Printed Inverted-(1.Xi′an Technological University,Xi′an,710032,China;2.XidianAbstract：The basic operating principle and structural characteristics of traditional PIFA antenna are discussed in this paper.The factors influencing antenna impedance are analyzed in detail.Anand analyzed with the software HFSS 10.0 of ANSOFT corporation.The operating frequency is 2.4～2.483 GHz and -10 dB impedance bandwidth is approximately 5% centered at 2.45 GHz.This proposed antenna with low cost,compact structure,easy feeding and convenient design can be appliedKeywords：蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是10 m之内)的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑等众多设备之间进行无线信息交换，工作频段是工业、科研、医疗(2.4～2.483 GHz) 全球通信自由频段，目前已经广泛应用在移动通信设备中。
一种小型“倒F”热天线结构设计
第40卷第2期2020年4月Vol.40No.2Apr2020弹箭与制导学报Journal of Projectiles,Rockets,Missiles and GuidanceDOI:10.15892/ki.djzdxb.2020.02.018一种小型“倒F”热天线结构设计张飞，邙浩欣，渠弘毅，刘宁，刘秀春(北京航天长征飞行器研究所，北京100076)摘要：为了减小飞行器舱体对天线遮挡效应，获得最优的方向图特性，从而实现飞行器与地面有效通信，文中设计了一种凸出飞行器舱体外安装的小型“倒F”热天线，该天线设计特点为体积小、重量轻、外形新颖、安装简单可靠。
通过热环境仿真计算、电弧加热风洞试验验证，结果表明仿真计算结果与电弧加热风洞试验结果相近，并完成了正式状态的方向图测试，方向图性能满足使用要求,最终通过飞行器飞行试验考核,证明其气动性能、热环境适应性以及方向图优异。
关键词：热天线；结构设计；方向图中图分类号：TN821.4；TN823;V443.4文献标志码：AA Compact u Inverted F”Heat Antenna Structure DesignZHANG Fei,KUANG Haoxin,QU Hongyi,LIU Ning,LIU Xiuchun(Beijing Institute of Space Long March Vehicle,Beijing100076,China)Abstract:In order to reduce the shielding effect of the aircraft cabin on the antenna and obtain the optimal directional pattern characteristics,so as to realize effective communication between the aircraft and the ground,This paper describes a prominent aircraft installed outside the cabin r s compact il Inverted F"thermal power antenna design,The antenna design is characterized by small size,light weight, novel appearance,easy to install and reliable,Through the thermal environment simulation calculation and arc heating wind tunnel test verification,the results show that the simulation results are similar to the arc heating wind tunnel test results.And completed the formal state of the direction diagram test,the direction diagram performance meets the use requirements,Finally,through the flight test of the aircraft, it is proved that its aerodynamic performance,thermal environmentKeywords:heat antenna；structural design；direction diagramand direction diagram are excellent.o引言目前,在很多飞行器中,热天线的使用越来越多，按照天线在飞行器上安装的形式来分,常见的有两种形式:一种是趁外表面盼舱体表面;一种是天线安装面在舱体外壁面,天线主体凸出舱体一定高度g］。
基于蓝牙技术的倒F型天线的设
基于蓝牙技术的倒F型天线的设
0 引言
蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是1Om之内)的无线电技术，能在设备之间进行无线信息交换，其工作频段是2.4～2.483 GHz的全球通信自由频段，目前已广泛应用在移动通信设备中。
天线是蓝牙无线系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。
由于目前技术尚无法将天线整合至半导体芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一个影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。
本文给出了一款倒F型天线的设计，该天线尺寸小，设计简约，制造成本低，工作效率高，适用于蓝牙系统应用。
1 天线设计
倒F型天线是上世纪末发展起来的一种天线，具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点，因此，近几年来，倒F型天线得到了广泛的应用研究和发展。
蓝牙倒F型天线的设计与测量
蓝牙倒F型天线的设计与测量
刘永安;周伦;胡小峰
【期刊名称】《电子元器件应用》
【年(卷),期】2009(11)9
【摘要】给出了一种用于蓝牙的倒F型天线的设计方法.该天线尺寸小、价格低廉、功耗低,可以达到较好的效果.经测试,该蓝牙天线在全频段工作时的回波损耗小于-
10 dB,带宽为90MHz,驻波比小于2,可以满足蓝牙系统要求.
【总页数】2页(P28-29)
【作者】刘永安;周伦;胡小峰
【作者单位】西南交通大学;西南交通大学;西南交通大学
【正文语种】中文
【相关文献】
1.一种平面倒F型三频手机天线设计 [J], 朱敏;郑宏兴
2.蓝牙平面倒F天线辐射对人体比吸收率仿真 [J], 韩宇南;吕英华;张金玲;张洪欣
3.一种倒F型双频微带天线设计 [J], 邓中亮;高媛
4.一种小型化平面倒置F型三频天线的设计 [J], 卢宁;吴勇;张麟兮
5.无线家庭网络印制倒F型天线的分析与设计 [J], 刘彤;樊宏;沈连丰
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基于蓝牙技术的倒F型天线的设计
0 引言
蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是1Om之内)的无线电技术，能在设备之间进行无线信息交换，其工作频段是2.4～2.483 GHz的全球通信自由频段，目前已广泛应用在移动通信设备中。
天线是蓝牙无线系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。
由于目前技术尚无法将天线整合至半导体芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一个影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。
本文给出了一款倒F型天线的设计，该天线尺寸小，设计简约，制造成本低，工作效率高，适用于蓝牙系统应用。
1 天线设计
倒F型天线是上世纪末发展起来的一种天线，具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点，因此，近几年来，倒F型天线得到了广泛的应用研究和发展。
倒F天线是在倒L天线abc的垂直元末端加上一个倒L结构edb构成。
它使用附加的edb结构来调整天线和馈电同轴线的匹配。
该天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两种极化，另外由于结构紧凑而且具有等方向辐射特性，同时其良好的接地设计可以有效提高天线的工作效率。
图1所示是典型的倒F型天线结构图，该天线可以看作是e端短路，a 端开路的谐振器，所以，a端电压最大，电流为零，e端电压为零，电流最大。
由于倒F天线的结构中包含了接地的金属面，可以降低对射频模块中接地金属面的敏感度，因此非常适合用于片上系统。
另外，由于倒F天线只需利用金属导体配合适当的馈线来调整天线短路端到接地面的位置，因而制作成本较低，可以直接与PCB电路板焊接在一起。
图2所示为倒F 型天线在电路板上的布置图。
2 测量基本原理
图3所示是一个网络分析仪的原理框图。
在对倒F天线进行测量时，先由仪器发出扫频信号，并将该信号通过输出口送到被测设备，当信号通过设备后，再送回网络分析仪。
由于待测设备的输入阻抗与网络分析仪的输出阻抗不可能理想匹配，因而必然会发射一部分信号。
这样，网络分析仪对输出与输入信号进行比较，即可得出待测设备的传输指标，如增益、插入损失、分配损失等;而对输出和反射信号进行对比，则可得出待测设备的反射指标(如反射损耗等)。
在对倒F天线进行测试时，应先将高频导线焊接到PCB上的天线测试点，然后再连接到网络分析仪，并进行重新校准(3个mark点频率分别为2.402 GHz，2.440 GHz与2.480 GHz)，之后再焊接天线匹配元器件，然后利用网络分析仪的Smith图来测试天线参数，并运用Smith圆图进行软件计算，以修改天线长度及匹配元件参数值，最终使天线网络的阻抗、频率、带宽、驻波比，达到最优化。
为了方便测量，可将一特性阻抗为50 Ω的同轴电缆的内导体焊接在与天线馈电点相连的50 Ω微带线上，而将外导体就近接在蓝牙模块的地上，同时在同轴电缆的另一端焊SMA接头并连到Agilent网络分析仪N3382A。
这样，通过网络分析仪测得的Smith圆图可知，经过匹配网络后的天线阻抗非常接近50 Ω。
回损10 dB时的带宽约为90 MHz，可完全覆盖蓝牙所工作的ISM频段(2.400～2.483 GHz)，且其驻波比小于2，可以满足蓝牙无线电技术的要求。
图4所示是倒F型蓝牙天线的测试结果图。
图5给出了其天线匹配网络的连接示意图。
3 结束语
采用本文方法设计的蓝牙倒F型天线结构紧凑、高效，便于生产，价格低廉，在蓝牙协议规定的2.402~2.480GH工作频段内，完全可以满足蓝牙天线的带宽要求。
同时，该天线设计灵活，加工容易，并可和射频芯片组成独立的射频收发装置，非常适合于短距离的无线通信系统使用。