应用于GPS的天线设计.pdfVIP

您正在使用的文档由李麟制作，如未经授权请自觉于下载后24小时内删除 天線設計期末報告 應用於GPS 的天線設計 指導教授：梁明正 博士 學生：余孟儒 您正在使用的文档由李麟制作，如未经授权请自觉于下载后24小时内删除 中 華 民 國 九十七 年 一月 目次 一、摘要…………………………………………………………………………3 二、矩形圓極化微帶天線之設計模擬及討論…………………………………4 三、矩形圓極化微帶天線設計…………………………………………………...9 四、結論………………………………………………………………………..11 五、參考文獻…………………………………………………………………..12 2 您正在使用的文档由李麟制作，如未经授权请自觉于下载后24小时内删除 一、摘要 GPS 天線最常見的形式為平面式天線(Planar antenna)、螺旋性天線(Helical antenna)等，雖然平面式GPS 天線的頻寬和增益不如其他種類天線，但由於他具 有製作成本低、易產量的優勢，故目前常見的GPS 天線仍以平面式為設計主流。 利用矩形圓極化微帶天線，去設計符合GPS 使用頻寬1.575GHz 的天線，做 多方面的探討，由於要做出圓極化的效果，我們將矩形天線的兩對角裁掉，使此 天線可以提供圓極化的效果。 在此文章中我們使用IE3D 模擬軟體來輔助設計，針對天線很多方面下去討 論，分析饋入點、截角長度、slit length、slit width 對矩形天線的頻帶、效益、方 向性、增益等天線特性的影響，然後去找一個最適合的最佳圓極化天線的結構。 對於天線的這些變化，經由模擬和量測的結果，去整理出可供GPS 使用的最佳 化天線參數。 3 您正在使用的文档由李麟制作，如未经授权请自觉于下载后24小时内删除 二、矩形圓極化微帶天線之設計模擬及討論 ( 一)、矩形圓極化微帶天線之設計： 本文中選擇介電常數ε 為4.4 ；板寬h 為 1.6mm 之雙面玻璃纖維板(Fr4 板) r 作為天線設計之介質層，GPS 天線之操作頻率為 1.575GHz ，因此藉由基本微帶 天線的長寬設計公式可以推算出大約的尺寸為一近似正方形的架構，在加上欲產 生良好的圓極化波，正方形輻射金屬板的架構應是對稱形式者為佳，所以將此文 章的天線輻射金屬板的長 L 寬 W 初步訂為 L=W=22mm ，接地層的尺寸為 30 30 × mm。等尺寸確定後開始利用 IE3D 電磁模擬軟體開始做進一步分析，然 後再根據分析結果慢慢修改初步設計的圖，以達到最佳化。 4 您正在使用的文档由李麟制作，如未经授权请自觉于下载后24小时内删除 圖2.1 兩種典型矩形圓極化天線示意圖 圖2.1 為兩種典型圓極化微帶天線的示意圖，基本上它們皆是利用為擾點流 的方式使相位差有超前或落後90o 的現象，進而產生圓極化波。以圖2.1(a)而言， 可知無截角的輻射金屬板(patch)其饋入點必須在對角線上才能產生圓極化波，而 圖2.1(b)是具有截角的輻射金屬板架構，截角也是一種微擾的作用，此時將饋入 點設計在x 或y 軸上，結果也可以產生圓極化的效果。以下將簡單說明模擬的結 果。 (1) 、GPS_1 矩形圓極化微帶天線設計 本小節欲探討架構的相關參數對天線中心頻率( f )、回波損耗(s11)之影響。 r 金屬輻射層的尺寸L=W=40mm ，接地層尺寸60 60mm× ，基板厚度(h)為1.6mm ， 基板的介電係數( ε )為4.4