GNSS无源陶瓷天线

　　1. 核心定义与特点

　　GNSS 无源陶瓷天线：

　　基于陶瓷介质基板的无源 GNSS 天线，通过陶瓷材料的介电常数和结构设计，实现小型化、宽带化和高灵敏度，无需集成有源电路(如 LNA)。

　　主要特点：

　　小型化：陶瓷基板(如 LTCC、微波陶瓷)的高介电常数使得天线尺寸更小(如 5×5×3mm³)。

　　低损耗：陶瓷材料介电损耗低(<0.01)，适用于高频信号传输(L1/L5/Galileo E1/E5)。

　　宽带支持：覆盖多个 GNSS 频段(如 1575.42MHz (L1)、1176.45MHz (L5))。

　　低成本：无需有源器件，简化制造工艺。

　　2. 工作原理

　　天线结构：

　　贴片天线：最常见的天线形式，采用微带线或共面波导(CPW)馈电，辐射电磁波。

　　偶极子天线：采用对称结构辐射信号，适合宽带设计。

　　匹配电路：

　　集成匹配网络(例如π型网络)优化天线与GNSS接收机之间的阻抗匹配(50Ω)。

　　信号流：

　　GNSS卫星信号 → 无源天线接收 → 匹配电路传输 → 射频前端解调 → 定位算法处理。

　　3. 设计要点

　　3.1 材料选择

　　陶瓷基板：

　　LTCC(低温共烧陶瓷)：多层集成，支持高频(>5GHz)和复杂电路。

　　微波陶瓷(例如AlN、SiC)：高导热性，适用于高温环境(例如车载)。

　　玻璃陶瓷：成本低，适合消费电子产品的量产。

　　3.2 天线结构优化

　　贴片天线设计：

　　矩形/圆形贴片：平衡辐射效率和尺寸(例如，L1频段常用2.5×2.5mm²贴片)。

　　多馈电点设计：支持多个频段(例如L1+L5双频段)。

　　接地设计：

　　微带接地：减小尺寸，但避免寄生电容。

　　过孔接地：提高高频稳定性(例如>2GHz)。

　　3.3 阻抗匹配

　　匹配网络：

　　采用LC串/并联电路或分布式匹配结构。

　　使用仿真工具(例如HFSS)优化参数(例如电感值、电容值)。

　　3.4 多频段兼容

　　频段隔离：

　　通过天线间隔或金属隔板降低不同频段间的耦合。

　　谐波抑制：避免高频谐波干扰低频接收(例如L5至L1二次谐波)。

　　4. 典型应用场景

　　消费电子：智能手机、智能手表、车载导航。

　　物联网设备：共享单车电子围栏、无人机定位追踪。

　　工业测量：地质勘探设备、农业机械自动导航。

　　可穿戴设备：AR眼镜、健康监测手环。

　　5. 测试验证

　　关键指标测试：

　　增益：≥2dBi(典型值)。

　　驻波比：<2.0(保证信号有效传输)。

　　回波损耗：≤-10dB。

　　灵敏度：≥-140dBm@L1频段(空旷环境)。

　　仿真工具：

　　HFSS：优化天线辐射方向图和匹配网络。

　　ADS：验证多频段协同性能。