专利名称：一种小型化的gps微带贴片天线的设计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小型化的GPS微带贴片天线的设计方法。
背景技术：
近几年随着数码消费市场的发展，GPS产品由于容易提供位置、速度和时间信息，并且使用方便、价格合适，于是形成了大量新应用新产品，迅速进入我们日常生活中。但这也必定要求GPS产品在体积、耗电量以及价位上有所突破，才能被民众所接受。
如今，GPS芯片组的小型化、高精度、低功耗有力地推动了GPS平民化，GPS天线则成为用户终端的性能瓶颈。而且为了满足用户的不同需求，天线设计是多样化的，比如多频，收发一体，小型化等等。国内外对不同频段不同形式的GPS天线的研究也是层出不穷，于是，设计出小型化高性能的GPS天线有很强的应用价值。
为了捕获卫星发出的微弱信号，对天线性能提出了更多要求1)圆极化。由于需要与卫星进行通讯，考虑到电磁波传送和接收的方向一致性，必须采用圆极化。圆极化还能够抑制云雾干扰并且抗多径反射。
2)宽波束。这样的全向天线能够接收到地平面以上五度视野内所有天空中的可见卫星信号，满足导航应用。
3)增益和轴比。低仰角上的卫星信号能够减小误差，因此相当重要。于是要求天线低仰角的增益不能低，轴比不能太高，这样才能充分获取信号，给接收机足够的处理余地。
4)小型化。用于个人通讯设备中，天线不能太大。
基于上述原因，需要提供一种设计，天线小型化的同时，天线的各项基本性能，如圆极化，低仰角，增益和轴比能够得到一定保证。
发明内容
本发明的主要目的就是提供这种小型化天线，保证了圆极化，低仰角，增益和轴比性能。
由于天线应用在手持设备中，尺寸和重量都有限制。要求工作频段在1.2GHz左右，若采用相对介电常数为10的介质，普通贴片尺寸的边长就在35mm左右。初步估计，必定求助于更高介电常数的介质基板或者合理的开槽形式。本设计中，有两层介质，相对介电常数都为10，上层贴片为正方形开槽，下层贴片为正方环形，上下层贴片通过边缘过孔连通。
上下层介质上的贴片分别加工，之间通过环氧树脂胶水固化即可，金属面上不抹胶，保证充分接触，让过孔能够发挥作用。
工作频段在1.2GHz左右，且有20M的带宽。带宽内要求有良好的轴比特性，单馈不可取。这里采用了探针双馈，简单实用。注意到双馈探针的间距很短，这是介质损耗低、贴片开槽对天线的输入阻抗影响的外在表现。并且注意到，探针要经过地板，于是在天线地板和馈电电路的地板上，两探针的周边都要留出绝缘区。
工作频段在1.2GHz左右，介质基片的相对介电常数无论是6还是10，对应的微带功分电路的尺寸都偏大。本设计中，采用了小型功分器件，馈电网络为该器件设计，尺寸紧凑，充分利用空间。
图1天线的俯视2天线的侧视3天线底部的馈电电路具体实施方式
天线的辐射部分见图1和图2所示。贴片1(1)和贴片2(5)分别位于介质1(2)和介质2(6)的正面。贴片1和贴片2通过贴片上边缘过孔(4)连通。介质2的反面全部保留，作为地板，介质1的反面保留与贴片2相重合的部分，并且四周打上足够多的边缘过孔。两介质基片分别加工，最后要层叠起来。可以采用环氧树脂胶水来固化，中间无贴片部分涂上薄层胶水，金属面上不抹胶，两基片压紧后，外围边缘可以涂少许胶水封上。两层介质的相对介电常数都为9，边长分别为35mm和24mm，厚度均为3mm，上层贴片为开槽的正方形，下层贴片为正方环形。双探针(3)用以连接贴片1和底部馈电电路(10)。注意在地板(7)上开出探针通过的绝缘圆区。
天线的馈电部分见图3。馈电电路的介质基板的相对介电常数为6，边长30mm厚度1.5mm。介质基板的正面如图加工，反面保留地板。器件(12)长宽约为14mm和8.9mm，该四端口器件的两端接探针，另两端分别接匹配负载(13)和信号输入端(14)。器件底面是接地板(15)，上面有足够的过孔(16)。探针对准后，馈电基板反扣在天线地板上，压紧后，边缘抹胶，保证两地板充分接触。
本领域技术人员可以理解在不背离本发明广义范围的前提下，可以对上述实施例进行改动。因而，本发明并不仅限于所公开的特定实施例，其范围应当涵盖所附权利要求书限定的本发明核心及保护范围内的所有变化。
权利要求
1.一种小型化的GPS微带贴片天线的设计方法，其特征在于，该方法主要包括以下几个步骤(1)对天线进行建模和仿真，获得天线的关键性能参数；(2)馈电网络采用小尺寸器件；(3)天线布置在有限空间内，为压缩天线尺寸，在贴片上开槽；(4)为进一步利用空间，采用分层贴片，为工程上实现，分层贴片之间用过孔连通。
2.如权利要求1所述的天线设计方法，其特征在于建模环境，包括分层结构，各层面上的贴片形式，分层之间的连通，介质的尺寸和性能参数，馈电方式。由于在该频段上，小尺寸的微带功分电路制造困难，于是采用了小尺寸器件。仿真模型中，可以用一对幅度相等相位相差90度的同轴输入端来代替功分器件。
3.如权利要求1所述的天线设计方法，其特征在于上层贴片的开槽形式，贴片上的槽线改变了电流路径，这种电流分布能大大压缩贴片尺寸。下层贴片为方形环状。
4.如前述权利要求1-3之一所述的天线设计方法，其特征在于分层结构，两层介质上的贴片可以分别加工，组合后，上下层贴片通过边缘过孔连通。
全文摘要
本发明涉及一种小型化的GPS微带贴片天线的设计方法，其主要包括以下内容(1)对天线进行建模和仿真，获得天线的关键性能参数；(2)馈电网络采用小尺寸器件；(3)天线布置在有限空间内，为压缩天线尺寸，在贴片上开槽；(4)为进一步利用空间，采用分层贴片，为工程上实现，分层贴片之间用过孔连通。本发明充分利用手持设备上的有限空间，大大压缩天线本身的尺寸，同时保证一定的低仰角性能，并且适合工程上批量生产，满足了装备在个人手持终端上的需求。
文档编号H01Q1/38GK101038984SQ20071009906
公开日2007年9月19日 申请日期2007年5月10日 优先权日2007年5月10日
发明者苗俊刚, 罗贤梁, 赵鑫, 刘东海, 白冰, 李凤琴, 郝立强 申请人:北京航空航天大学