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5G时代带动陶瓷PCB成长——GPS陶瓷天线调试方法（一）

2020.10.13

5G时代即将到来，5G技术研发试验的第二阶段测试由中国移动率先完成。未来进入2020年，5G将有望实现商用。随着5G新时代的发展，预计2030年将带动国内直接经济产出达6.3万亿，同时更是创造了800W个就业机会。

同时推动的是智能化进程，物联网的飞速发展，包括终端制造业的大规模繁衍。其中就包括陶瓷PCB产业。在5G时代下，信号基站将会变得更密集，数量达到4G的100倍，包括终端接收装置的迭代升级同时带来的一系列的软硬件升级。5G就像是太阳系中的一只蝴蝶，刮了刮翅膀，地球潮汐不得不随之改变。陶瓷PCB作为当下或者近一世纪高频介质损耗最低的电路板，成为5G的掌上明珠是必然的，发展空间之大毋容置疑。

目前GPS陶瓷天线业界最常用的有两种，分别为偏心馈入式及中心馈入式陶瓷天线，这两种形式的天线是以馈入点位置作区别，所谓的偏心馈入式天线其馈入点位置在陶瓷天线正中心偏一角的对角线上（如图1所示），而中心馈入式天线其馈入位置并非在其正中心，它是在正中心往上移一点的位置（如图2所示）。

图1

图2

因GPS卫星所需的是发射天线为右旋圆极化（RHCP）天线，为使待接收的GPS装置能够顺利接收卫星讯号，因此在设计接收天线时会使用相同的右旋极化结构来设计，如图1.a、图2.a皆为右旋极化结构。左旋极化结构如图1.b、图2.b所示。

一、中心馈入式陶瓷天线调试方式

图3

此馈入方式其银面为长宽等长的正方形，借由两切角造成的互相垂直的两模态（Da及Db）共振长度的细微差异（Da≠Db）所形成的圆极化辐射波，若Da＜Db此为右旋圆极化天线（RHCP），反之若Da＞Db此为左旋圆极化天线（LHCP）。

由于GPS天线接收的是右旋极化波（RHCP），故必须保证Da＜Db，一般的切角仅出现在左下和右上两个对等切角，陶瓷天线微调的方式为削边、开槽、调切角三种方式。

1、削边微调方式

图4

1.1削边Cut-X

如图4，切削Cut-X位置（削边时需注意平整），在Smith Chart 上可看出其轨迹图会以外圈为圆心，依顺时针的方向旋转偏向电容性阻抗，其中心频率(fc)也会跟着变高。特别注意削边时两边的Cut-X所切削的大小需尽量保持相同，否则会使得极化点两瓣轨迹图大小出现差异，视觉上会出现一大一小的情况。

图5所示为切削Cut-X时，网络分析仪图形的走势。

图5

1.2削边Cut-Y

如图4，切削Cut-Y位置（削边时需注意平整），在Smith Chart 上可看出其轨迹图会以外圈为圆心，依逆时针的方向旋转偏向电感性阻抗，另外切削靠近馈点的Cut-Y这一边（图4上半部分）会使得整个图形变大，而切削远离馈点的Cut-Y这一边（图4下半部分）会使得整个图形变小。注意调试此部分不会造成中心频率（fc）的变化。

图6所示为切削Cut-Y时，网络分析仪图形的走势