导航系统中圆极化天线的设计

论文摘要

近年来,随着无线通信技术向着低成本、宽频带、小型化方向的发展,宽频带天线已成为一个研究热点。而随着多模卫星导航技术的深入发展,宽带圆极化天线成为了重要的研究热点。本文针对多模卫星导航技术对宽带圆极化天线的发展需要,着重研究了两种天线技术：微带天线的宽带圆极化技术和螺旋圆极化天线的小型化、宽频带技术。本文分为两大部分,第一部分是应用于卫星导航频段的宽带圆极化微带天线的研究与设计。首先介绍了微带天线的基本理论,在此基础上,采用电容馈电技术和单馈矩形微带圆极化天线的圆形切角技术设计了一个覆盖GPS的L1波段、GLONASS的L1波段、GALILEO的E6波段、北斗1.561GHZ频段的宽带圆极化微带天线。第二部分是应用于四大卫星导航系统所有频段的单臂螺旋天线的研究与设计。根据螺旋天线的基本工作原理,采用单臂螺旋天线矩形片匹配技术、周期性增宽螺旋体宽度的小型化技术、增宽螺旋体宽度的小型化技术设计了两款应用于GPS、GLONASS、GALIEO、BEIDOU所有导航频段的小型化单臂螺旋天线。在此基础上,借助电磁仿真软件HFSS对天线进行了大量的仿真研究,并进行了优化设计。根据设计结果对天线进行了实际的加工和测试,并对仿真结果和测试结果进行了比较,分析了误差来源。仿真和实验测量结果均表明,本文所设计的三款天线的各项技术指标均满足设计要求,具有一定的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外研究现状
• 1.1.1 微带圆极化天线的研究现状
• 1.1.2 螺旋圆极化天线的研究现状
• 1.2 本论文的主要内容安排
• 1.3 本章小结
• 第2章 有限元法与HFSS天线仿真简介
• 2.1 有限元法定义
• 2.2 有限元法过程
• 2.3 有限元方程组的求解
• 2.4 HFSS天线仿真的简介
• 2.5 本章总结
• 第3章 微带天线的基本理论
• 3.1 传输线模型理论
• 3.2 空腔模型理论
• 3.3 全波分析理论
• 3.4 微带天线的馈电方法
• 3.5 微带天线的圆极化技术
• 3.5.1 圆极化微带天线的实现方法
• 3.5.2 微带天线圆极化的新技术
• 3.6 微带天线的宽频带技术
• 3.7 本章小结
• 第4章 适用于多种卫星导航系统的微带天线的设计
• 4.1 引言
• 4.2 卫星导航系统天线的技术指标
• 4.3 天线的设计思路
• 4.4 天线的结构
• 4.5 天线结构参数对天线性能的影响
• 4.5.1 电容片大小对天线性能的影响
• 4.5.3 电容片与贴片之间的缝隙宽度对天线性能的影响
• 4.5.4 切角半径大小对天线性能的影响
• 4.6 天线结构尺寸的确定及天线性能的仿真结果
• 4.7 微带天线的加工
• 4.8 微带天线的测试
• 4.9 本章小结
• 第5章 螺旋天线的基本理论
• 5.1 螺旋天线的基本结构
• 5.2 轴向模螺旋天线
• 5.2.1 方向图
• 5.2.2 增益和输入阻抗
• 5.2.3 圆极化轴向向最大增益
• 5.2.4 轴向模螺旋天线的工作原理的定性分析
• 5.3 全方向辐射型螺旋天线的工作原理
• 5.4 本章总结
• 第6章 单臂螺旋天线的研究设计
• 6.1 引言
• 6.2 天线的工作指标
• 6.3 天线1的设计
• 6.3.1 螺旋体宽边大小whe1对天线性能的影响
• 6.3.2 宽边螺旋体长度对天线性能的影响
• 6.3.3 大地反射面板半径对天线性能的影响
• 6.3.4 匹配片的高度HS对天线性能的影响
• 6.4 天线1结构尺寸的确定及天线性能的仿真结果
• 6.4.1 天线1的顶点轴比
• 6.4.2 天线1的S11参数
• 6.4.3 天线的方向性图
• 6.5 天线2的设计
• 6.5.1 天线2的设计思路
• 6.5.2 天线2的结构
• 6.5.3 天线2特性的仿真
• 6.5.4 天线2与天线1的比较
• 6.6 天线1的加工与测试
• 6.7 误差分析
• 6.8 本章小结
• 第7章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历