基于衛(wèi)星導航系統(tǒng)應用的高穩(wěn)定相位中心天線設計.pdf

1、隨著科技的進步和信息技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星導航技術(shù)被越來越多地應用于人們的日常生活中，人們對衛(wèi)星導航系統(tǒng)定位精度的要求也越來越高。在衛(wèi)星導航系統(tǒng)中，觀測值是以接收機天線的相位中心為基準的，因此接收機天線的相位中心穩(wěn)定性直接影響到系統(tǒng)的定位精度。
　　基于這一應用背景，本文對衛(wèi)星導航系統(tǒng)中常用的微帶天線和介質(zhì)諧振器天線進行了研究。文中采用CST仿真軟件分析討論了天線的相位中心穩(wěn)定性隨其結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化關系，旨在為接下來設計具有高穩(wěn)定相位中心

2、的接收機天線提供指導。論文的工作主要包括：
　　天線的結(jié)構(gòu)對稱性對其相位中心穩(wěn)定性有很大影響。由于傳統(tǒng)的單點饋電和正交饋電結(jié)構(gòu)都會不同程度地影響天線的軸向?qū)ΨQ性，本文在設計天線時采用了四點軸向均勻饋電結(jié)構(gòu)，通過提高天線的結(jié)構(gòu)對稱性，改善了天線的相位中心穩(wěn)定性。文中采用ADS仿真軟件設計了一個一分四的功分移相器為天線提供激勵，并制作了天線實物，測量結(jié)果顯示其四個傳輸系數(shù)的幅值基本相等，相位依次相差約90°，從而保證了天線可以實現(xiàn)良好

3、的圓極化特性。
　　為了滿足衛(wèi)星導航系統(tǒng)的高精度要求，在分析了微帶天線相位中心穩(wěn)定性的基礎上，設計了一個厚基板、低介電常數(shù)的四饋點圓極化微帶天線，仿真與測試其在工作頻率1.575 GHz處的相位中心穩(wěn)定度分別為0.36 mm和1 mm。為了進一步改善微帶天線的相位中心穩(wěn)定性，在平面微帶天線的基礎上，又設計了一個結(jié)構(gòu)更加對稱的球狀共形圓極化微帶天線，仿真得到其相位中心穩(wěn)定度為0.20 mm，相對于平面微帶天線減小了44.4％。為了滿

4、足GPS的雙頻工作需求，在單頻微帶天線的基礎上，利用疊層結(jié)構(gòu)設計了一個雙頻圓極化微帶天線，仿真得到其在GPS L1（1.575 GHz）和L2（1.575 GHz）頻率的相位中心穩(wěn)定度分別為0.64 mm和0.97 mm，天線在兩個工作頻率處都能滿足高精度的要求。
　　在對介質(zhì)諧振器天線的研究基礎上，同樣采用四點饋電結(jié)構(gòu)分別設計了一個圓柱形介質(zhì)諧振器天線和一個半球形介質(zhì)諧振器天線，仿真得到其相位中心穩(wěn)定度分別為0.23 mm和0.