小型化双频GPS与WLAN天线设计

"本文探讨了一种高增益、多频段的天线设计，该设计适用于GPS和WLAN信号的接收与发射，同时覆盖WLAN的2.4GHz、5GHz和11Mbps/54Mbps数据速率频段。天线需要克服小型化带来的增益挑战，同时满足卫星通信应用对轻量化、宽频带、极化纯度和波束成型的需求。设计考虑了圆形极化，以适应空间应用和可能的3G蜂窝系统频段。在面对冲击、振动、温度变化和功率波动等严苛环境时，天线应具备足够的耐用性。设计师研究了螺旋天线、四叶螺旋式天线以及微带贴片结构等多种方案，最终选择了环状辐射体技术，该技术通过谐振结构实现了小型化与高增益的平衡。" 在天线设计中，GPS系统需要处理1.226GHz和1.575GHz两个频段，而WLAN则需要在2.4GHz和5GHz频段上工作，以支持不同数据速率。为了实现这样的功能，设计者必须解决小型天线通常面临的增益问题。文章提到的环状辐射体技术为这一问题提供了一个解决方案，它通过独特的结构设计，使辐射电流的通路长度得以延长，从而在缩小天线尺寸的同时保持高增益。 此外，极化是天线设计中的另一个关键因素。在空间应用中，通常采用圆形极化，比如右旋圆极化或左旋圆极化，以提高系统容量。虽然WLAN标准倾向于线性极化，但随着移动系统的演进，圆形极化可能变得更具优势。考虑到可能的3G频段使用，天线设计还需要覆盖1.8GHz至2.1GHz的范围。 为了满足卫星通信的特殊需求，天线必须具有波束成型能力，这意味着它能在不同的地理位置和角度保持通信。此外，天线应能承受恶劣的环境条件，如极端温度变化和机械应力，以确保其在各种条件下都能稳定工作。 在设计过程中，多种潜在的技术方案被评估，包括螺旋天线和微带贴片结构，但这些都无法达到理想的小型化与高性能的结合。环状辐射体技术因其独特的优势脱颖而出，它成功地实现了天线尺寸的缩减，同时保持了必要的增益和带宽性能，符合了GPS与WLAN双频应用的需求。