自1901年马可尼首次成功实现了无线通信,无线产品相继涌现,已然将人们的生活变得越来越便利。无线通讯技术发展之迅速、应用之广泛是科技进步的体现也是人们生活品质提高的需求。在无线通信系统中,天线是一个关键的设备,负责辐射和接收电磁波,其性能参数的优劣直接影响了整个系统的运行。而天线的种类繁多,不同的应用方向上都有相应的天线来配备使用。其中四臂螺旋天线不仅具有良好的圆极化性能、心脏形方向图,灵敏度也较高,非常适合作为全球定位系统(Global Positioning System,GPS)中的接收天线来使用。众所周知,全球定位系统随着无线通信技术的发展,早已不局限于军事的应用,慢慢融入了社会发展、经济建设等领域。越来越广泛的应用,往往意味着越来越高的标准,也就需要越来越深入的研究,尤其是对系统的信号接收起决定性作用的天线。基于此应用领域,本文结合陶瓷加载、LTCC等技术对宽带化的四臂螺旋天线做了相应的研究和设计工作。首先是对四臂螺旋天线研究背景的充分介绍和理论基础的详细分析。四臂螺旋天线的四臂结构形式要获得优良的圆极化特性需等幅正交的馈电,天线设计的工程中不只要考虑天线特性,馈电网络也是一个不可忽视的问题。另一个值得注意的是天线发展过程中与新材料、新工艺等的结合,这是科技进步的新趋势。其次介绍了本文设计的一种陶瓷柱加载的四臂螺旋天线。在天线小型化的道路上,高介电常数陶瓷材料的加载无疑是一重要里程碑,在此基础上,本设计又结合了在天线主辐射臂旁附加短路寄生臂的方法来展宽天线带宽。经过仿真优化,天线整体尺寸仅为直径10mm、高度12mm的柱体大小,半功率波瓣宽度可达120?以上,带宽可达15%,且实现了很好的右旋圆极化特性。之后本文又设计了一种方形印刷四臂螺旋天线。该天线放弃了传统的柱体绕制结构,采用立方体的相邻四面分别印刷天线四个臂的形式,将四臂螺旋天线的宽波束和良好圆极化特性的优势与微带天线易加工生产的优点相结合。同时为了增加天线的输入阻抗,四臂螺旋天线的辐射臂采用螺旋形状的倒F天线(IFA)形式,再给天线馈以幅度相同、相位依次相差90~o馈电。经过优化仿真,该天线的前后比超过了20dB,且在?90?角度范围内AR都小于3dB。实物测试结果与仿真结果也基本一致,证实其具有良好的圆极化特征,是GPS接收天线很好的选择。最后,本文设计了一种基于LTCC的宽频带馈电网络,提供幅度相同、相位顺次相差90~o的馈电,用以给四臂螺旋天线馈电。馈电网络的设计主要结合了两个3dB定向耦合器和一个Marchand巴伦结构,分别负责90~o和180~o相移。采用LTCC工艺不但有效的实现了馈电网络的小型化,带宽、精度、可靠性等都有所提高。最后优化后的馈电网络可工作在1.34GHz-1.73GHz的宽频带范围内,且具有四臂螺旋天线所需的良好的幅度和相位响应平衡度。