多模卫星导航系统接收天线研究

论文摘要

随着GPS卫星导航系统在交通、农业、航天、军事等诸多领域的广泛应用,全球导航定位技术进入一个崭新的阶段。为打破美国在定位领域的垄断,许多国家致力于建立完善自主的导航系统,俄罗斯的GLONASS,我国的北斗定位系统,以及欧盟的GALILEO系统迅速发展;并且,随着卫星导航系统逐步应用于地质探测、轨迹测量和姿态确定等精密科学领域,对卫星导航系统定位精度的要求越来越高。因此发展多模导航系统组合应用以提高定位精度和系统可靠性成为卫星导航领域的研究热点,而高性能的多模接收天线是这实现这一目的重要前提。本文围绕多模导航系统接收天线设计这一主题进行深入研究。本文系统的分析了在载波相位测量中天线相位中心性能对定位精度的影响,并在详细分析了平面螺旋天线辐射原理及其电气特性的基础上,对它做为多模接收天线的相位中心性能做进一步的分析,以此为依据设计了一种性能优良的新型多模接收天线。首先,在详细的阐述了非频变天线理论基础上介绍了两种超宽带平面螺旋天线的辐射机理,并着重分析了平面阿基米德螺旋天线的辐射特性以及它不同结构之间的性能比较。其次,介绍了天线相位中心的含义,并系统研究了它在载波相位测量中对定位精度的影响,以平面阿基米德螺旋天线为例定量分析了相位中心变化引起的点位坐标偏差。最后,结合多模卫星导航天线性能要求设计了一种新型的半球形阿基米德螺旋天线,并针对其阻抗特性进行改进。这种结构能有效提高平面螺旋天线的低频段增益,使其在增益相同的情况下天线径向尺寸减小,天线的相位中心性能稳定,圆极化性能良好。实际加工制作了该天线并测量了其反射系数及导航系统各频段的方向图,验证了这种天线结构的优良性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 发展现状
• 1.3 研究内容
• 第2章 超宽带平面螺旋天线原理
• 2.1 非频变天线理论
• 2.2 平面螺旋天线性能分析
• 2.2.1 平面等角螺旋天线
• 2.2.2 平面阿基米德螺旋天线
• 2.2.3 平面螺旋天线的馈电方式
• 2.2.4 平面螺旋天线实现单向辐射的方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 天线相位中心对定位的精度影响
• 3.1 天线相位中心定义
• 3.2 GPS天线相位中心性能对定位精度的影响
• 3.3 阿基米德螺旋天线相位中心分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 多模导航系统接收天线研究
• 4.1 平面阿基米德螺旋天线设计
• 4.2 多模导航系统接收天线研究
• 4.2.1 半球形阿基米德螺旋天线研究
• 4.2.2 半球形阿基米德螺旋天线性能分析
• 4.2.3 半球形阿基米德螺旋天线的改进设计
• 4.3 半球形阿基米德螺旋天线相位中心性能分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 天线测试
• 结论
• 参考文献
• 致谢