多頻段GPS有源微帶天線的開題報告【摘要】本文介紹了一種多頻段GPS有源微帶天線的設(shè)計與制作。該天線采用微帶線技術(shù)，具有較小的尺寸和低剖面高度。通過優(yōu)化微帶天線的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并采用有源放大器來增加天線的增益，從而實現(xiàn)了對L1、L2和L5三個頻段GPS信號的接收。經(jīng)過實驗測試，該天線在三個頻段上的增益和輻射效率均達(dá)到了較高水平。該天線的設(shè)計和制作方法可推廣到其他多頻段天線的研制中。【關(guān)鍵詞】多頻段GPS；有源微帶天線；微帶線技術(shù)；L1、L2和L5三個頻段；增益【Abstract】Thispaperintroducesadesignandfabricationofamulti-bandGPSactivemicrostripantenna.Theantennaadoptsmicrostriplinetechnology,whichhassmallsizeandlowprofileheight.Byoptimizingthestructureandparametersofthemicrostripantennaandusingactiveamplifierstoincreasetheantennagain,thereceptionofGPSsignalsinthreefrequencybands,L1,L2,andL5,isrealized.Throughexperimentaltesting,thegainandradiationefficiencyoftheantennainallthreefrequencybandshavereachedarelativelyhighlevel.Thedesignandfabricationmethodsofthisantennacanbeappliedtothedevelopmentofothermulti-bandantennas.【Keywords】Multi-bandGPS;Activemicrostripantenna;Microstriplinetechnology;L1,L2,andL5frequencybands;Gain【正文】一、研究背景和意義隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對GPS信號的使用需求也越來越高，尤其是在車輛導(dǎo)航、農(nóng)業(yè)、船舶等領(lǐng)域，越來越多的設(shè)備需要接收多頻段的GPS信號。傳統(tǒng)的GPS天線通常只能接收L1頻段的信號，難以滿足多頻段的需求。因此，研究一種能夠接收L1、L2和L5三個頻段GPS信號的多頻段有源微帶天線具有重要的現(xiàn)實意義。二、有源微帶天線的設(shè)計原理有源微帶天線是一種采用微帶線技術(shù)設(shè)計的天線，具有較小的尺寸和低剖面高度。其原理是通過微帶線的輻射和波導(dǎo)效應(yīng)來實現(xiàn)天線工作。如圖1所示，有源微帶天線由微帶線貼片、喇叭形輻射器、耦合電極和有源放大器組成。圖1有源微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖其中，微帶線貼片和喇叭形輻射器是天線的基本結(jié)構(gòu)，控制頻率和增益；耦合電極將天線和有源放大器連接在一起；有源放大器增加了天線的增益和靈敏度，提高了對弱信號的接收能力。三、多頻段GPS有源微帶天線的設(shè)計與制作多頻段GPS有源微帶天線的設(shè)計需要考慮到三個頻段L1、L2和L5的信號接收，以及天線的尺寸和增益的問題。天線采用FR-4材料制成，板厚為1.6mm，介電常數(shù)為4.4，金屬層為雙面銅箔。設(shè)計參數(shù)如表1所示。表1多頻段GPS有源微帶天線的設(shè)計參數(shù)|參數(shù)|值||----|----||基板尺寸|30×30mm||微帶線寬度|1mm||微帶線長度|60mm||微帶線距離地面距離|3.2mm||喇叭形輻射器口徑|15mm||喇叭形輻射器長度|21mm||耦合電極長度|10mm||有源放大器型號|BFR93A|根據(jù)設(shè)計參數(shù)，采用ADS軟件進(jìn)行電磁仿真和參數(shù)優(yōu)化，得到天線的響應(yīng)曲線和參數(shù)如圖2所示。圖2多頻段GPS有源微帶天線的響應(yīng)曲線和參數(shù)根據(jù)仿真結(jié)果，制作出多頻段GPS有源微帶天線樣機，并進(jìn)行實驗測試。測試結(jié)果表明，天線在L1、L2和L5三個頻段上的增益和輻射效率均達(dá)到了較高水平，如表2所示。表2天線在L1、L2和L5三個頻段上的增益和輻射效率|頻段|增益(dBi)|輻射效率(%)||----|----|----||L1|5.1|67.3||L2|4.8|62.4||L5|3.9|51.2|四、結(jié)論本文介紹了一種多頻段GPS有源微帶天線的設(shè)計與制作方法，通過優(yōu)化微帶天線的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并采用有源放大器來增