高性能GPS/WLAN双频天线设计

"本文主要探讨了一种高增益、多频段的天线设计，该设计旨在同时接收和发射GPS和WLAN信号，覆盖WLAN的三个频段。这种小型、轻便的天线设计克服了尺寸限制，实现了高增益，具有波束成形、宽频带和极化纯度的特性。设计中采用了圆形极化，以适应卫星通信和移动系统的需求，同时也考虑了线性极化的WLAN系统。文章提到了环状辐射体技术，这种技术通过谐振结构增加了辐射电流路径，从而实现高增益，同时减小了天线的体积。通过多谐结构和相位调整，可以实现高增益和波束成形，理论上可达到9dBic的增益和17%的带宽。文章还展示了优化设计的天线的电磁仿真结果，显示了多个谐振点，并指出在特定频率范围内，如1.8GHz和2.25GHz，有优秀的回波损耗表现，适用于多种应用场景。" 在设计这种天线时，工程师面临的主要挑战是如何在有限的空间内实现高增益和宽频带覆盖。传统的微带贴片天线或谐振腔式螺旋天线虽然可以实现高增益，但通常尺寸较大。环状辐射体技术的引入解决了这个问题，它通过特殊的结构设计，使得天线在保持小型化的同时，能有效延长辐射电流路径，从而提升增益。 文章中提到的极化特性是天线设计的关键要素。在GPS和WLAN应用中，圆形极化提供了更好的复用能力和系统容量，特别是在移动通信系统中。尽管WLAN通常需要线性极化，但考虑到未来可能的应用场景，圆形极化提供了更大的灵活性。 为了实现多频段接收和发射，天线被设计为多谐结构，各个谐振器可以通过耦合或隔离来调整，以适应不同的频段需求。通过调整各次模的相位，可以在远场形成定向的高增益波束，这有助于提高信号质量和接收距离。 在实际应用中，天线的性能不仅取决于设计，还受到制造工艺、材料选择以及环境条件的影响。尽管不可能找到一个在所有频率下都完美的设计方案，但通过不断优化，可以找到一种在特定工作模式下满足技术要求的设计。 图1的仿真结果表明，这种优化设计的天线在多个谐振点表现出优秀的回波损耗性能，这意味着在特定频段内，它可以提供稳定的连接和宽的带宽。这对于需要覆盖WLAN三个频段并兼容GPS信号的设备来说，是一个非常实用的解决方案。 这种同时接收GPS/WLAN信号的天线设计结合了小型化、高增益和多频段覆盖等关键特性，是现代无线通信领域的一个重要进展，尤其适用于需要高效、可靠信号传输的移动设备和物联网(IoT)应用。