小尺寸高增益GPS/WLAN多频段天线设计突破

GPS/WLAN信号同时接收的天线设计是一种创新的工程技术，它旨在解决在小型设备上集成全球定位系统（GPS）和无线局域网（WLAN）信号传输的问题。这种高增益、多频段天线设计的关键挑战在于在保持尺寸小巧和重量轻的前提下，实现信号的有效接收与发射，尤其是在WLAN的三个主要频段：2.4GHz、5GHz和5.8GHz。 天线设计的核心要素包括极化特性。由于卫星通信要求天线具备较高的增益，通常采用圆形极化（CP），比如右旋圆极化（RHCP）或左旋圆极化（LHCP），以提高系统容量并支持在同一频谱范围内复用。尽管WLAN通常倾向于线性极化，但在移动设备中，采用圆极化可能会带来优势，特别是在移动通信环境中。 环状辐射体技术被选作解决这个问题的一种方案，它利用谐振结构来延长辐射电流路径，从而增加增益，同时显著减小天线的物理尺寸。这种技术能更好地满足波形系数要求，并展现出比传统微带贴片天线或谐振腔式螺旋天线更高的增益性能。 设计中的环状天线可以是多谐结构，通过调整各个谐振器的相位，可以在预定方向上实现高增益和波束成形。理想的增益理论值可以达到9dBic，带宽可达15%-30%，取决于电压驻波比（VSWR）的比例。然而，要找到一个在所有频率上都能满足物理和电气性能的理想设计是一项挑战，但通过针对性的技术优化，可以在特定工作模式下取得突破。 图1展示了一个经过优化的天线的电磁仿真结果，显示了不同频率下的回波损耗，例如1.8GHz和2.25GHz的共振点具有良好的性能。通过综合考虑，该设计有望实现大约15%的10dB回波损耗带宽，这对于便携式设备而言是一个理想的解决方案，适应多种应用场景的需求。GPS/WLAN信号同时接收的天线设计不仅是一项技术上的突破，也为无线通信设备的小型化和多功能化提供了关键支撑。