基于HFSS的小型圆极化GPS微带天线设计与仿真解析

    3.3 优化设计

    3.3.1 天线的尺寸结构

    以上的探讨初步确定了单个参数对天线性能，尤其是对S11的影响，要想获得良好的天线性能，需要对各个参数综合考虑来确定。本文的GPS微带天线，采用介电常数&epSILon;=12的普通陶瓷基片和接地板印刷在介质板两侧，采用特性阻抗为50 Ω的SMA的同轴线接头馈电，通过仿真优化，得到的天线尺寸如表1所示。

    3.3.2 天线的仿真结果

    (1)回波损耗。仿真结果可以看出，天线的回波损耗S(1，1)在天线的中心频率上S11值为-17 dB，S(1，1)<-10 dB的带宽为26 MHz，满足了GPS天线的应用要求。

    (2)轴比带宽。仿真计算的天线轴比曲线如图6所示，AR<3 dB的频带范围是1.569 1～1.573 3 GHz，带宽为4.2 MHz。由图7可以看出AR<3 dB的角度范围为-52°～54°以上。图7中A--θ(°)，B—dB/AxialRatioValue，可以看出3 dB以下的波束宽度。

    (3)天线的辐射增益。从图中可以看出，在0°处的增益Gain=1.475 dB，比低介质天线的增益小很多，后向辐射也较大，主要是因为激励起了表面波，微带天线边缘的散射恶化了极化电平和工作带宽。所以在选择介质基片时，要综合考虑，不要因为介电常数过大，对增益造成太大的影响。

    4 结束语

    借助HFSS软件仿真了一种小型圆极化GPS微带天线，满足GPS天线的应用要求。虽然其结构简单，成本较低，但由于频率对尺寸变化很敏感，加工精度要求高。由于是小天线，其辐射效率低、频带窄。GPS天线以其广泛的应用，今后将会向小型化、圆极化、多频段和抗干扰的方向不断发展，这些也将是研究热点。

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