高性能多頻衛(wèi)星導(dǎo)航終端天線研究.pdf

1、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)用以提供高精度定位、精確授時和衛(wèi)星通訊等服務(wù)，在人類社會中扮演越來越關(guān)鍵的角色。中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)屬于后起之秀，在導(dǎo)航市場中占據(jù)越來越重要的地位。天線作為導(dǎo)航信號收發(fā)的關(guān)鍵部件，其性能好壞，直接影響導(dǎo)航終端的整體性能。目前對衛(wèi)星導(dǎo)航天線的研究主要集中在圓極化、多頻多模兼容、小型化、波束賦形和抗干擾等領(lǐng)域，對于高精度定位的研究較少涉及。而隨著信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新，導(dǎo)航應(yīng)用需求的不斷提高，人們對定位的精確度和時

2、效性越來越苛刻，研究高精度定位需求的衛(wèi)星導(dǎo)航天線，并滿足多頻多模需求的高性能衛(wèi)星導(dǎo)航天線是當(dāng)務(wù)之急。
　　本文在總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航天線各項設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了應(yīng)用于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多頻兼容高性能天線、應(yīng)用于北斗/GPS的單寬頻雙模高性能衛(wèi)星導(dǎo)航天線。研究內(nèi)容主要分為以下三個方面:
　　第一部分設(shè)計了帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗多頻天線。該設(shè)計從帶變電抗諧振環(huán)的北斗雙頻微帶天線出發(fā)，將框式多頻結(jié)構(gòu)與變電抗階

3、梯枝節(jié)加載結(jié)構(gòu)相結(jié)合，實現(xiàn)多頻圓極化特性，角部四個諧振腔結(jié)構(gòu)用以調(diào)節(jié)雙頻的頻比，對角加載的變電抗階梯枝節(jié)引入微擾，實現(xiàn)圓極化特性。接著在天線四個角落加載CSRR結(jié)構(gòu)，得到帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線，通過控制CSRR結(jié)構(gòu)的尺寸，改變天線的阻抗、容抗和感抗，由此提高天線的軸比帶寬、增益不圓度和相位中心穩(wěn)定度的性能。最后采用疊層的形式，頂層為帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線，底層為帶CSRR分布控制的北斗單頻天線

4、，通過控制兩層輻射貼片CSRR結(jié)構(gòu)之間的耦合特性，最終實現(xiàn)北斗三頻微帶天線的設(shè)計。
　　第二部分設(shè)計了兩款覆蓋B3/S雙頻段的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航天線。第一款為月牙圓弧分布加載的雙頻圓極化天線，該設(shè)計將角部月牙圓弧旋轉(zhuǎn)對稱加載與邊緣中部半圓形月牙旋轉(zhuǎn)對稱加載相結(jié)合，利用月牙圓弧漸變的阻抗特性及其改變有效電流路徑的長度的功能，實現(xiàn)北斗雙頻圓極化天線的設(shè)計。第二款為二維碼形式的北斗雙頻圓極化天線，該天線在方形輻射貼片角部加載開口矩形環(huán)，在貼片

5、邊緣中間加載T形枝節(jié)，T形枝節(jié)頂端為開口的矩形環(huán)結(jié)構(gòu)，通過角部和中間的開口矩形環(huán)的變化來控制天線頻率，實現(xiàn)北斗雙頻圓極化天線的設(shè)計。
　　第三部分設(shè)計了一款月牙縫隙分布加載的寬頻雙模定位天線。該設(shè)計首先以方形輻射貼片為原型，在貼片對角上加載月牙縫隙結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)單頻圓極化衛(wèi)星天線的設(shè)計，然后針對其圓極化帶寬較窄的問題，將對角加載月牙縫隙的天線組成二元陣列，在天線背面利用Wikinson功分器饋電，最終實現(xiàn)衛(wèi)星天線的寬頻圓極化性能，接著