多模卫星导航终端天线的研究

【摘要】近年来，随着卫星导航定位技术的不断发展，卫星导航产业成为继移动通信和互联网之后，全球发展最快的信息产业。世界各大国和组织都在积极发展自己的卫星导航定位系统，其中影响最大有美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的Galileo系统和我国的Compass系统。为了提高用户的定位精度和免受单个系统的约束，多系统并存、多模兼容的卫星导航终端成为未来的研究方向。终端天线作为卫星导航系统的重要部件之一，对整个系统的性能有着非常重要的影响，因此有必要研究能够接收多个卫星信号的多模卫星导航终端天线。本文介绍了微带天线的辐射原理和分析方法，重点研究了微带天线的宽频带技术和圆极化技术，并在此基础上利用电磁仿真软件HFSS设计了四款用于卫星导航系统的终端天线：1.采用双层切角方形贴片堆叠的结构设计了一款单馈点的双频GPS接收天线，使用高介电常数的陶瓷介质基板实现了天线的小型化。仿真结果表明，天线在L1（1575.42MHz）和L2（1227.6MHz）频段分别有20MHz和15MHz的带宽，且在工作频点轴比均小于3dB。2.通过改变微带馈线及微扰单元的结构设计了一款新型宽带圆极化微带天线。仿真与测试结果表明，天线的阻抗带宽为195MHz(1465-1660MHz)，且在此频段内轴比均小于2dB，天线可用于接收北斗的B1（1561.098MHz）、GPS的L1（1575.42MHz）及GLONASS的L1（1602.56-1615.50MHz）频段的信号。3.在上面天线的基础上，通过改变天线结构进一步拓展了天线的带宽，提出了一种新型微带天线。仿真及测试结果表明，该天线的阻抗带宽和圆极化带宽覆盖了GPS、GLONASS、Galileo及Compass这四个卫星导航系统的工作频段，可作为四模卫星导航接收天线。该天线结构简单，剖面低，易于加工生产。4.设计了一款双馈电的四模卫星导航终端天线。天线采用层叠结构，通过引入空气层和寄生贴片，拓展天线的阻抗带宽。使用馈电网络进行双馈，实现了宽带圆极化。仿真结果表明，天线同样覆盖了四种卫星导航系统的工作频段，且天线的增益较大。
【作者】田印炯；
【导师】耿友林；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电磁场与微波技术，2014，硕士
【关键词】卫星导航系统；微带天线；宽带；圆极化；

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