基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多頻圓極化天線(xiàn)研究.pdf

1、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為重要的空間基礎(chǔ)設(shè)施，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和重大的國(guó)防意義。2012年底，我國(guó)自主研制的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)正式覆蓋亞太地區(qū)，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為用戶(hù)提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。由于北斗一代還是采用主動(dòng)式雙向測(cè)距二維導(dǎo)航，因此用戶(hù)設(shè)備必須包含發(fā)射機(jī)。同時(shí)，我國(guó)首個(gè)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)已經(jīng)在湖北建成并試運(yùn)行，標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將成為全球首個(gè)采用三頻定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。無(wú)論是從北斗

2、一代的定位原理還是從未來(lái)北斗高精度定位系統(tǒng)的發(fā)展需求來(lái)看，只有具有多頻兼容特性的衛(wèi)星終端天線(xiàn)才能滿(mǎn)足各方面的要求。
　　本文針對(duì)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的實(shí)際要求，設(shè)計(jì)了多款多頻圓極化衛(wèi)星終端天線(xiàn)，并運(yùn)用傳輸線(xiàn)理論和腔體模型理論進(jìn)行分析，通過(guò)給出等效電路指導(dǎo)天線(xiàn)設(shè)計(jì)。其中，單層收發(fā)一體的衛(wèi)星終端天線(xiàn)是在正方形貼片上采用開(kāi)槽和加載“卐”字臂的方法實(shí)現(xiàn)了在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)收發(fā)頻段的工作。緊接著針對(duì)微帶天線(xiàn)帶寬較窄的問(wèn)題，利用疊層法和“階梯”式切角

3、技術(shù)設(shè)計(jì)了一款具有較大帶寬的雙頻圓極化疊層天線(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)小型化，還進(jìn)一步探索了介質(zhì)基板和接地板對(duì)增益的影響，同時(shí)也采用了互補(bǔ)金屬開(kāi)口諧振環(huán)(CSRR)陣列技術(shù)來(lái)減小天線(xiàn)的尺寸。最后，針對(duì)北斗高精度定位的要求，設(shè)計(jì)了一款采用嵌套分形的多元天線(xiàn)，并通過(guò)鄰近耦合微帶線(xiàn)分別饋電，得到了在北斗的三個(gè)頻段上都具有良好性能的三頻北斗衛(wèi)星終端天線(xiàn)。
　　文中利用了電磁仿真軟件對(duì)三個(gè)系列的天線(xiàn)分別進(jìn)行了仿真和優(yōu)化，并對(duì)所有的回波損耗、軸比圖以及方向