多模全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線(xiàn)研究.pdf

1、隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，GPS、GLONASS、Galileo和 Compass四個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在高精度定位，航海，地理測(cè)量，授時(shí)和繪圖等方面獲得了廣泛應(yīng)用。它們的頻帶接近，主要集中在1164~1616 MHz頻帶內(nèi)。為了提高全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度和穩(wěn)定度，未來(lái)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)將采用多模工作方式，綜合利用多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位。因此，對(duì)這種多模全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)的重要組件-天線(xiàn)進(jìn)行研究具有重要意義。

2、r>　　多模全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線(xiàn)有多頻段和寬頻帶的圓極化天線(xiàn)兩種設(shè)計(jì)方式。本文利用寬頻帶天線(xiàn)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了三款覆蓋四個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工作頻段的多模天線(xiàn)：雙饋電寬頻多模全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線(xiàn)，單饋電寬頻多模全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)小型單極子天線(xiàn)，單饋電定向輻射寬頻多模全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線(xiàn)。
　　雙饋電寬頻多模全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線(xiàn)設(shè)計(jì)，利用Wilkinson功率分配器與改進(jìn)型Schiffman寬頻移相器組成的雙點(diǎn)饋電電路，采用L型探針耦合饋

3、電，并使用空氣層，以獲得寬頻圓極化特性。天線(xiàn)仿真結(jié)果顯示S11（<-10 dB）帶寬是0.86~1.64 GHz(62.40％)，軸比AR（<3 dB）帶寬是1.00~1.69 GHz(51.30%)，整個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)1164~1616MHz頻段內(nèi)，仿真增益高于1.9 dB，滿(mǎn)足多模全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線(xiàn)要求。此外，高介電常數(shù)的基板，輻射貼片開(kāi)槽和覆蓋介質(zhì)板等小型化技術(shù)也被研究并用來(lái)減少該天線(xiàn)的尺寸。
　　單饋電寬頻多模全球衛(wèi)星

4、導(dǎo)航系統(tǒng)小型單極子天線(xiàn)設(shè)計(jì)中，天線(xiàn)實(shí)測(cè)S11（<-10 dB）帶寬是1.122~2.344 GHz(70.44%)，實(shí)測(cè)軸比AR（<3 dB）帶寬是1.270~1.600 GHz(23.00%)和1.750~2.450 GHz(33.33%)，和含有銅軸的仿真仿真圓極化帶寬1.214~2.410 GHz(66.00%)吻合良好，這證明了天線(xiàn)設(shè)計(jì)的正確性。其在1.275GHz,1.575GHz和1.80GHz三個(gè)頻率點(diǎn)主輻射方向點(diǎn)有0.4

5、1 dB，0.53 dB和1.66 dB的測(cè)量增益，消去銅軸效應(yīng)，仿真結(jié)果顯示天線(xiàn)的圓極化帶寬是1.096~2.243 GHz(68.70%)，且具有更高的增益。這說(shuō)明了該天線(xiàn)有著寬頻圓極化特性，它有潛力被用于如多模全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)這樣寬頻圓極化天線(xiàn)需求領(lǐng)域。此外，對(duì)于此天線(xiàn)寬頻圓極化機(jī)理的研究，它不僅從“頻帶疊加”角度深度解析了該天線(xiàn)，更揭示了兩個(gè)正交電場(chǎng)分量相位差的“頻率獨(dú)立性”這一特點(diǎn)，這也是該天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)寬頻圓極化帶寬的關(guān)鍵所在。最

6、后，本文給出了該天線(xiàn)幾個(gè)重要參數(shù)的參數(shù)掃描研究結(jié)果。這些全面而廣泛的分析研究對(duì)改進(jìn)該天線(xiàn)和衍生其它寬頻圓極化天線(xiàn)具有重要意義。
　　定向圓極化輻射天線(xiàn)能有效的抑制多徑干擾，更好的應(yīng)用于高性能全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。因此，設(shè)計(jì)了一款背腔加載于之前的單饋電寬頻多模全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)小型單極子天線(xiàn)得到了單饋電定向輻射寬頻多模全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線(xiàn)，該天線(xiàn)的實(shí)測(cè)S11（<-10 dB）帶寬是1.062~2.337 GHz（75.02%），實(shí)測(cè)軸比A