一種小型化GPS雙頻帶天線

崔嶺芝

摘 要：設(shè)計了一種新型的GPS雙頻帶天線。在單級子微帶天線的上貼片上開錐形縫隙使其尺寸減小，具體為。仿真結(jié)果顯示，天線在1.23 GHz和1.58 GHz兩個頻段點處，S11分別達(dá)到了-16.7和-11.9。同時天線在遠(yuǎn)場區(qū)輻射方向圖近乎全向，性能穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：GPS；雙頻帶；小型化

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）在車輛跟蹤、話務(wù)指揮和緊急救助等方面都有著廣泛的應(yīng)用。而GPS天線是這個系統(tǒng)中很重要的一部分，它的主要工作頻段是1.23 GHz 和1.58 GHz。所以，分析和研究可以同時在這兩個波段的天線是有必要的。同時，隨著科技的進(jìn)步，人們對于電子產(chǎn)品的微型化提出了較高的要求，這也使得天線的微型化迫在眉睫。

GPS天線已經(jīng)吸引了諸多學(xué)者的關(guān)注。文獻(xiàn)[1]采用開矩形槽的方式實現(xiàn)雙頻帶，文獻(xiàn)[2]在貼片上刻蝕矩形槽的方式實現(xiàn)了小型化，但上述天線都尺寸較大。本文提出的小型化GPS單極天線整體尺寸為，且在1.23 GHz 和1.58 GHz兩個頻率點上的回波損耗分別達(dá)到了-16.7和-119，方向圖與單極子天線類似，性能符合實用的需要。

1 設(shè)計與分析

如圖1，天線是由上貼片、地面貼片和介質(zhì)因數(shù)為10.2的介質(zhì)基板三部分組成的。上貼片通過在中間切錐形縫隙增加了電流線的長度，實現(xiàn)天線的小型化。天線采用同軸線的饋電方式，將上貼品穿過1.6 mm的介質(zhì)與地面相連。經(jīng)過優(yōu)化后，各個參數(shù)的尺寸為，W=35 mm，L=28 mm，W2=12.5 mm，L2=1mm。

2 結(jié)果與仿真

如圖2，天線在1.23 GHz 和1.57 GHz兩個頻率點的回波損耗分別達(dá)到了-16.7和-11.9，帶寬分別為20 MHz和17 MHz。在1.23 GHz 和1.57 GHz兩個頻點處與50Ω阻抗具有較好的匹配，反射較小。如圖3，天線在H面的方向圖是幾乎全向的，在E面的方向圖與普通的單級子天線完全類似，可見天線輻射性能良好。

3 結(jié)論

本文設(shè)計了一種新的小型化的GPS雙頻帶天線，在123GHz 和1.58 GHz兩個頻率點都實現(xiàn)了符合要求的阻抗匹配。且天線不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且遠(yuǎn)場區(qū)輻射全向性高，具有較高的可參考性。

參考文獻(xiàn)：

[1]莫凡，林福民.一種新型雙頻圓極化衛(wèi)星導(dǎo)航天線的設(shè)計[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018，3（2）：86-94.

[2]張曉燕，王國皓，劉志偉.一種新型智能手機的平面小型GPS 天線的仿真研究[J].井岡山大學(xué)學(xué)報，2014，24，55-57.

[3]Hsiao F R，Wong K L.Compact Planar inverted 2F Patch antenna for tripple frequency Operation [J].Microwaveand Optical Technology Letters，2002，33（2）：459-462.

[4]鐘順時.微帶天線理論與應(yīng)用[M].西安： 西安電子科技大學(xué)出版社，1991：135-137.