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GPS为导航带来了巨大的变化,它在全球范围内为无限多的海陆空天用户提供精确的实时位置、速度和时间信息。随着GPS服务部分向民用开放,GPS系统在包括道路测控、汽车导航、物流监控、交通管理、石油勘探、海上作业和紧急救援等众多民用领域中得到了广泛应用和发展。另一方面,随着集成电路设计技术和加工工艺的发展,GPS模块的尺寸不断缩小而性能不断提高,这为GPS与便携式设备的结合提供了可能性,同时为GPS提供了更加广阔的市场。
同其它的无线通信系统一样,天线是整个GPS接收系统的最前端,为了保证整个接收系统具有良好的性能,目前采用最多的是有源天线。对于具体的便携式设备为了能够符合外观要求,必须对GPS有源天线进行定制。本课题采用GPS_PDA作为硬件平台,采用ADS、Candence和IE3D等设计和仿真软件,研究应用于GPS_PDA上的GPS有源天线,开发符合产品级的GPS有源天线。
GPS有源天线包括无源陶瓷天线和低噪声放大器两部分。其中无源陶瓷天线接收卫星信号,低噪声放大器对信号进行放大,补偿传输中信号的衰减,提高信号的信噪比。因此为了能够设计出符合要求的有源天线,必须在两个方面同时进行。本文首先对陶瓷天线工作原理和低噪声放大电路的理论知识进行了详细介绍,随后根据实际情况,对影响天线的相关参数进行了细致分析,并且给出了对天线进行调整和测试的方法。整个设计过程可以分为：微带天线设计、陶瓷天线调整、有源天线参数确定、器件选型、电路设计、电路仿真、PCB设计、调试和测试等八个步骤。
此外考虑到GPS信号对EMI干扰的敏感性,因此对便携式设备的EMI进行简单的分析,并且给出了一些能够有效降低EMI的措施。文章最后对整个研究过程进行了总结,并对设计过程中的不足进行了分析,提出了改进的设想。