在物联网(IOT)领域,对于小型化、低成本天线的需求日益增长。本文将详细介绍一种单层 PCB 的小型双频 WiFi 天线,其尺寸为 30mm * 16mm,在 IOT 领域的小型化低成本应用方面具有重要的参考价值。
天线形态
该天线采用 FR4 板材,馈电方式为微带耦合馈电,利用缝隙谐振原理工作。下侧长缝负责 2.4G 频段,上侧短缝则针对 5G 频段。左右两侧的天线缝隙设计有效提升了两天线之间的隔离度。天线区域大小为 30mm * 20mm * 1mm,实际缝隙区域为 30mm * 16mm * 1mm。从天线形式来看,主要是基于四分之一波长缝隙天线进行辐射。这种设计使得天线结构相对简单,易于制造和集成,符合 IOT 设备对于小型化和低成本的要求。

仿真结果
S 参数:由于天线完全对称,S11 和 S22 相同。在所需频段内,驻波比小于 2,低频隔离度达到 12dB,高频隔离度为 20dB。这表明天线在不同频段的性能表现较为稳定,能够有效减少信号干扰。

效率:低频仿真效率为 -2dB,高频效率大于 -2dB。不过,低频效率略低,且隔离度还有进一步提升的空间。

电流分布
通过电流分布情况可以看出,在 2.4G 频段(如图 4 中 A 所示),左侧端口天线会耦合到右侧;而在 5G 频段(BCD 所示),耦合较少。基于此,理论上可以采取更多措施来提升 2.4G 的隔离度。

单频 2.4G 的性能提升
笔者进行了粗略尝试,在天线形式不变的情况下,单独优化 2.4G 频段。结果显示,两个端口的隔离度可以提升到 16dB,天线峰值效率达到 -1.55dB。这为进一步优化该天线在 2.4G 频段的性能提供了可行的方向。
