一、前言

GPS、北斗天線有不同的工藝可以制造，民用系統一般采用平面型結構，例如手機中，采用線極化的居多，軍工系統采用圓極化的3D結構，適應終端劇烈位置變化的裝機環境。

天線性能的比較涉及很多因素。行業中公認最佳的是加載高介電陶瓷的四臂螺旋天線。其對應的工藝也很復雜，我們這里推介一種新的制造工藝：3D打印技術（增材制造技術）。其制造的3D型GPS天線性價比是最好的。我們在天線行業首次采用3D打印工藝，在3D打印產業也首次能批量制造一款主流應用的電子元件。

二、幾種天線實物

其中3D構型的Hilber天線體積最小(8X8X8mm)，陶瓷天線面積最大（30mmX30mm)

（1）實際測試的數據表明，3D Hilbet天線與陶瓷平面天線相比，體積小5倍，但是收信號幅度和收星顆數差不多。

（2）再比較在空間位置不同，3D構型的其余三款天線增益都比平面型陶瓷的好3db以上。

平面型的GPS天線，其輻射方向仿真來看，如圖，在劇烈晃動，藍色與紅色界限分明，信號幅度變化劇烈。

而四臂螺線天線，是由兩組螺線組成，在空間構成一對正交的天線組合，空間輻射疊加成心臟型，不論天線如何晃動，相比2D天線多3dB增益。是行業公認的最好性能天線，實際測試也是如此！

三、高性能衛星天線制造發展歷程

1.平面天線加載陶瓷

陶瓷的介電系數高，且損耗小，可以相比空氣介質帶來增益：

因此都采用高介電、低損耗微波陶瓷來制造天線。

2、四臂螺旋構型適合空間位置變化時增益的保持

不論如何放置，增益下降小。其發展也由空氣介質，向陶瓷介質演進：

但是圓柱裝陶瓷制造工藝復雜：

還需要用激光剝離光刻膠后再化學鍍：

3、3D打印和LDS技術取代陶瓷四臂螺旋天線（2011年，微航制造）

采用3D打印或者LDS技術制造，不使用陶瓷基材，相同的體積下獲得一樣的性能。

4、3D打印制造3DHilber構型天線，獲得比四臂螺旋更好性能（2011年深圳微航磁電開發）

這類天線，從不同的面去看，基本構型一致，劇烈變換位置，幅度變化很小。相比四臂螺線天線增益更高！

四、展望

目前衛星終端都采用四臂螺旋結構，本次提出的另外一類3D構型的Hilber天線，豐富了天線種類，與3D打印技術成型和LDS技術制造的四臂螺旋天線一起，構成了新工藝的器件。

3D打印技術制造這類天線有獨到的技術優勢，尤其適合制造層次很多的多頻天線。廣泛用于GPS、北斗、和衛星電話中。微航磁電發明的這類制造方法是天線發展歷史上一次重要的里程碑事件！

3D打印技術目前處于發展期間，一次制造空間不大（一般330mmX330mmX500mm)制造大一些部件，產能太小，價格很貴，但是制造這類不到一個立方厘米的產品，一臺設備日產能可達5萬顆，這也將是3D打印歷史上第一次邁出手板加工、打樣，直接制造面向主流市場的優勢產品的歷史事件！

五、后記

2013年3月15日，倪光南院士在中科院深圳研究院夏洪流處長、中科院計算所章立生研究員、北京電信投資公司胡莎、北京聯信永益公司控股人、IT界知名企業家陳儉研究員陪同下，來深圳微航磁電技術有限公司參觀指導，本文首次公開以上成果細節，這一天將是天線或者3D打印歷史上值得紀念的一天。