一種高精度GNSS測量型天線的研究.pdf

1、隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的不斷進步和廣泛應(yīng)用，對于全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中測量型終端的研究是目前科研工作的熱點，而高精度測量型天線又是測量系統(tǒng)的重要組成部分。本文以此為背景對高精度測量型天線的相關(guān)技術(shù)展開研究。在天線設(shè)計中考慮了相位中心穩(wěn)定度、低仰角增益、多徑效應(yīng)的抑制等幾項影響高精度測量型天線測距精度的重要指標，對能夠有效抑制多徑效應(yīng)的扼流圈做了詳細研究。由于設(shè)計的天線單元極化方式為線極化，需要通過移相網(wǎng)絡(luò)對天線兩個單元振子饋電以實現(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、易于實現(xiàn)寬頻帶的優(yōu)良特性，因此本設(shè)計中采用寬帶3dB定向耦合器來對天線單元饋電。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，高精度測量型天線的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，重點介紹了相位中心和抑制多徑兩項影響測距精度的重要指標。
　　第二部分對本文所采納的對稱振子天線形式做了重要研究論述，包括對稱振子天線的設(shè)計，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、走線長度的計算方法，帶狀線耦合器的設(shè)計思路及方法。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，抑制多徑信號的傳輸是提高測量型天線測距精度的兩個重要途徑。
　　第三部分設(shè)計了寬帶GNSS測量型天線的天線體，研究了天線尺寸變化對性能指標帶來的影響，使天線在較寬頻帶內(nèi)性能良好，軸比3dB以下的波束寬度達到了120?，并且具有較高的低仰角增益；設(shè)計了寬頻帶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

4、測試，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，對扼流圈的幾種分析模型做了詳細介紹，得到了扼流圈的尺寸設(shè)計原則。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實現(xiàn)扼流圈在較寬頻帶內(nèi)對多徑效應(yīng)的抑制。采用HFSS仿真軟件對扼流圈中影響天線性能的尺寸參數(shù)進行了仿真優(yōu)化，經(jīng)過理論計算及仿真得出的規(guī)律

5、設(shè)計了兩款3D扼流圈，并且對扼流圈性能做了對比。仿真結(jié)果表明扼流槽由內(nèi)向外逐級升高的V字形扼流圈的低仰角增益略優(yōu)于扼流槽由內(nèi)向外逐級降低的金字塔狀扼流圈。制作了扼流圈實物，將天線安裝在扼流圈上測試了駐波比、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天線整體的相位中心影響不大。
　　本文設(shè)計的天線滿足G