一種高精度GNSS測(cè)量型天線的研究.pdf

1、隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的不斷進(jìn)步和廣泛應(yīng)用，對(duì)于全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中測(cè)量型終端的研究是目前科研工作的熱點(diǎn)，而高精度測(cè)量型天線又是測(cè)量系統(tǒng)的重要組成部分。本文以此為背景對(duì)高精度測(cè)量型天線的相關(guān)技術(shù)展開(kāi)研究。在天線設(shè)計(jì)中考慮了相位中心穩(wěn)定度、低仰角增益、多徑效應(yīng)的抑制等幾項(xiàng)影響高精度測(cè)量型天線測(cè)距精度的重要指標(biāo)，對(duì)能夠有效抑制多徑效應(yīng)的扼流圈做了詳細(xì)研究。由于設(shè)計(jì)的天線單元極化方式為線極化，需要通過(guò)移相網(wǎng)絡(luò)對(duì)天線兩個(gè)單元振子饋電以實(shí)現(xiàn)右旋圓

2、極化。由于定向耦合器具有插損小、承受功率高、相位穩(wěn)定度高、易于實(shí)現(xiàn)寬頻帶的優(yōu)良特性，因此本設(shè)計(jì)中采用寬帶3dB定向耦合器來(lái)對(duì)天線單元饋電。全文分為以下幾部分：
　　第一部分介紹了全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的應(yīng)用，高精度測(cè)量型天線的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了相位中心和抑制多徑兩項(xiàng)影響測(cè)距精度的重要指標(biāo)。
　　第二部分對(duì)本文所采納的對(duì)稱振子天線形式做了重要研究論述，包括對(duì)稱振子天線的設(shè)計(jì)，性能參數(shù)；介紹了帶狀線相關(guān)內(nèi)容，帶狀線的線寬及

3、走線長(zhǎng)度的計(jì)算方法，帶狀線耦合器的設(shè)計(jì)思路及方法。分別建立了相位中心和多徑分析模型，得到了提高相位中心穩(wěn)定度，抑制多徑信號(hào)的傳輸是提高測(cè)量型天線測(cè)距精度的兩個(gè)重要途徑。
　　第三部分設(shè)計(jì)了寬帶GNSS測(cè)量型天線的天線體，研究了天線尺寸變化對(duì)性能指標(biāo)帶來(lái)的影響，使天線在較寬頻帶內(nèi)性能良好，軸比3dB以下的波束寬度達(dá)到了120?，并且具有較高的低仰角增益；設(shè)計(jì)了寬頻帶3dB定向耦合器，采用三節(jié)耦合線使耦合器可以工作在較寬的頻帶內(nèi)，經(jīng)過(guò)

4、測(cè)試，耦合器耦合度為3dB，幅度平衡度為0.2dB；相位差為90?，誤差小于2?；端口隔離較好，大于22dB，實(shí)現(xiàn)了等功率分配及90?的移相功能。
　　第四部討論了扼流圈的分析模型，對(duì)扼流圈的幾種分析模型做了詳細(xì)介紹，得到了扼流圈的尺寸設(shè)計(jì)原則。創(chuàng)新性地提出了采用扼流槽寬度和槽深漸變的扼流圈模型來(lái)實(shí)現(xiàn)扼流圈在較寬頻帶內(nèi)對(duì)多徑效應(yīng)的抑制。采用HFSS仿真軟件對(duì)扼流圈中影響天線性能的尺寸參數(shù)進(jìn)行了仿真優(yōu)化，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算及仿真得出的規(guī)律

5、設(shè)計(jì)了兩款3D扼流圈，并且對(duì)扼流圈性能做了對(duì)比。仿真結(jié)果表明扼流槽由內(nèi)向外逐級(jí)升高的V字形扼流圈的低仰角增益略優(yōu)于扼流槽由內(nèi)向外逐級(jí)降低的金字塔狀扼流圈。制作了扼流圈實(shí)物，將天線安裝在扼流圈上測(cè)試了駐波比、方向圖、軸比、相位中心穩(wěn)定度。得到結(jié)論為：（1）天線安裝到扼流圈上在低仰角增益略微降低的情況下降低了天線的后向增益，說(shuō)明扼流圈有效的抑制了多徑效應(yīng)；（2）天線安裝在扼流圈上對(duì)天線整體的相位中心影響不大。
　　本文設(shè)計(jì)的天線滿足G