GPS/WLAN信號同時接收的天線設計

作者：時間：2011-06-12 來源：網絡

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本文討論的高增益、多頻段天線設計雖然尺寸小、重量輕，卻能接收和發(fā)射GPS和WLAN信號，并且能夠覆蓋WLAN的三個頻段。

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/156197.htm

　　對于尺寸小的天線而言，通常無法獲得高增益。但是在衛(wèi)星通信應用中，天線卻必須設計得小而輕，并且能夠提供波束成型、寬頻帶及極化純度。在用于多頻段全球定位系統(GPS)和無線局域網(WLAN)的天線設計中，設計出一個帶有極化分集和高增益且寸小、重量輕的天線是可能的。

　　對于一個成功的天線設計來說，極化是一個重要特性。對于空間應用，通常使用圓形極化(CP)，如右旋圓極化(RHCP)或左旋圓極化(LHCP)，用于發(fā)射、接收及同一頻譜范圍內的復用，以增加系統容量。盡管大多數WLAN系統要求線性極化，但最終圓形極化的使用會變成移動系統的優(yōu)勢。

　　在考慮了幾種非傳統的方法之后，環(huán)狀輻射體技術被選作可能的解決方案。相對于其它方案而言，該方案采用諧振結構來有效地加長了輻射電流的通路長度(實現高增益)，而天線卻減小了25%至35%。該技術能夠滿足波形系數要求，而且能實現比尺寸更大的微帶貼片天線或諧振腔式螺旋天線更高的增益。

　　對于環(huán)狀天線，可以設計成多諧結構，這些諧振器可以被隔開，也可以耦合，以適用于多頻或寬頻場合。

　　通過對各次模進行相位調整，使它們以預定的方式工作，這樣，在適當方向的遠場，通過相位的疊加和相消，就可以實現高增益和波束成形。在大多數情況下，這些結構可能實現9dBic的增益(理論值)和17%的帶寬。理論上，對應于分別為1.50:1, 2.0:1和3.0:1的電壓駐波比(VSWR)，可以相應實現15%、20%和30%的帶寬。遺憾的是，不可能找到一種能夠滿足所有頻率上的所需的物理和電氣性能的系統設計方法。不過，通過一些努力，找到一種滿足某些特定工作模式上的技術需求的設計方法是可能的。

　　圖1給出了一個經過優(yōu)化設計的天線的EM仿真預測掃頻結果。該圖顯示了多個諧振點，不過并非所有的諧振點都用于衛(wèi)星天線。最低的1.8GHz諧振點處的回波損耗優(yōu)于13dB，而在2.25GHz的高諧振點，回波損耗優(yōu)于17dB。如果結合各種因素，實現大約15%的10dB回波損耗帶寬是可能的。這將是一個出色的且適合于許多用途的寬帶天線。2.1GHz諧振點的回波損耗甚至更好，將近20dB。由于該天線的多諧振點，使得它能被用作為單個頻點的寬帶天線，也可適用于3個離散頻率的場合。