GPS宽波束圆极化微带天线单元及阵列天线研究

摘要

随着卫星导航、定位及通信系统的发展，对天线的覆盖范围提出了越来越高的要求，为了快速准确地捕捉到微弱的卫星信号，一般要求天线具有很宽的波瓣宽度并能保持一定的低仰角增益。如GPS的某些应用中要求天线单元的波束覆盖达到120°甚至更高，并且在频带范围内具有较好的圆极化特性。GPS卫星接收机接收到的信号十分微弱，极易受到各种类型射频干扰的影响。无论对于无意干扰还是人为干扰，GPS都很敏感，这使得GPS具有的精确程度成为了一定条件下的精确程度。如何提升GPS的抗干扰能力成为一个迫切需要解决的重要问题。在众多的抗干扰技术中，自适应天线技术更具有潜力，然而，当天线处于非理想状态时，将使得自适应算法的性能大大下降，甚至完全失效。针对上述情况，本文在 GPS宽波束圆极化微带天线单元以及考虑互耦情况下的阵列天线设计方面进行了详细的研究。主要内容如下：
　　首先，微带天线由于其剖面薄，体积小，重量轻，便于获得圆极化，且易制成与卫星等载体表面相共形的结构等优点，在许多实际应用中常被采用。根据对GPS天线宽波束圆极化的需求，设计了一种用于卫星定位系统的微带天线单元，使其具有较宽的波束宽度和较好的圆极化特性。提出了一种以简单方式展宽微带天线波束的新方法，在结构上，将接地板开槽的微带天线放置在三维接地板结构上，可以通过接地板的反射作用，在增大天线前后比的同时，很好地展宽了波束。三维接地板结构展宽波束的方法研究较少，该天线应用的方法与类似结构的天线相比，接地板结构简单、体积较小、增益较高，而且易实现，天线的波束宽度、轴比带宽均可满足宽波束圆极化GPS天线的性能要求。
　　其次，互耦是阵列天线固有的重要特性之一，是设计阵列天线时必须考虑的主要因素。自适应天线由于采用阵列天线作为接收装置，所以在设计和应用时不可避免地涉及到互耦方面的问题。互耦不但对天线阵的增益、波束宽度等电参数有一定的影响,而且会改变阵列接收信号的幅度和相位，研究阵列天线中的单元互耦效应，对于改善阵列天线接收性能是非常有意义的。最后，在分析比较了不同布阵方式的互耦效应后，在合理布阵减小互耦的基础上，采用相位旋转法设计了应用于 GPS频段的4单元的圆极化微带天线阵列。

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第一章 引言

1.1 研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

第二章 微带天线的基本理论

2.1微带天线的特征

2.2微带天线的辐射机理和分析方法

2.3微带天线的馈电方式

2.4 微带天线的分析

第三章 微带天线圆极化技术

3.1圆极化天线原理和特性参数

3.2微带天线圆极化实现技术介绍

3.3微带天线单元圆极化的实现及分析

第四章 微带天线宽波束技术

4.1微带天线波束展宽技术概述

4.2基于三维接地的宽波束角天线单元的设计

第五章 GPS阵列天线设计

5.1阵列天线的基本理论

5.2 GPS阵列天线抗干扰概述

5.3阵列天线互耦分析

5.4 GPS圆极化微带阵列天线设计GPS圆极化微带阵列的技术指标：

结论与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表论文目录

附录2 攻读学位期间参加的科研课题

附录3 攻读硕士学位期间获得科研鉴定成果