改进金属地结构在抗多径高稳定相位中心天线上的应用

摘要

当今卫星导航技术的日益发展对于终端接收机天线的性能指标提出了更高的要求。测量型天线作为高精度卫星导航接收机的重要组成部分，其性能如何将直接关系到卫星导航接收机测量精度。而天线的相位中心变化和多径效应是高精度卫星导航测量系统中的显著误差源。因此，高精度天线的设计更多的关注天线相位中心稳定性以及天线的抗多径干扰能力。论文旨在比较讨论不同金属地结构对于圆极化微带贴片天线与平面螺旋天线两种常用卫星导航接收机天线的辐射特性的影响。论文主要研究工作如下:
　　1、理论分析了辐射边界尺寸对于天线相位方向图计算结果的影响，并以半波阵子天线及圆极化贴片天线为例，比较并讨论电磁仿真软件CST Microwave Studio与Ansys HFSS在不同仿真求解条件设置下对于天线相位方向图计算的不同结果。
　　2、提出了开口谐振环(SRR)结构加载的线极化贴片与双馈圆极化贴片天线仿真模型的改进形式。该部分工作包括对于贴片天线辐射背向的近区场分布分析以及对于SRR结构在仿真软件中网格加密情况的讨论。最终提出的改进的加载SRR结构的线极化贴片天线与原有模型相比，在加载结构上得到简化，并对于天线前后比的改善程度及改善的带宽上有所提高。而改进的加载SRR结构的圆极化贴片天线模型在简化加载模型的同时，也对于天线相位中心稳定性有所改善，且加载结构还存在有进一步的优化空间。
　　3、比较了扼流环、吸收材料与EBG结构加载的金属地对于圆极化贴片天线的辐射场影响以及填充吸收材料的金属背腔与EBG结构对于平面螺旋天线辐射场的影响。比较结果表明，扼流环结构、吸收材料与EBG结构均对于圆极化贴片天线辐射场特性有所改善，其中扼流环结构需要占用一定空间体积，吸收材料占用的空间体积相对较小，且加载吸收材料后天线在感兴趣的俯仰面角空间内相位中心距离贴片几何中心距离最近。而仿真结果显示EBG结构的窄带特性可能会限制其在宽带上的应用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 抗多径效应对于GPS接收机天线的意义

1．1．2 相位中心稳定性对于GPS接收机天线的意义

1．2 论文主题的研究现状

1．3 论文研究内容

第二章 对仿真软件相位方向图计算的讨论

2．1 计算边界对于点源阵相位方向图的影响

2．2 对半波阵子天线相位方向图的分析

2．3 对圆极化微带贴片天线相位方向图分析

2．4 本章小结

第三章 加载超材料结构的微带贴片天线

3．1 天线金属地与加载金属地

3．2 应用SRR结构改善天线辐射特性的分析

3．3 加载SRR结构的线极化贴片天线

3．3．1 贴片天线的后向近区场分布

3．3．2 SRR单元的设计与仿真

3．3．3 改进的加载方式及指标

3．4 加载SRR结构的圆极化贴片天线

3．5 本章小结

第四章 不同金属地结构的比较

4．1 扼流环加载的圆极化贴片天线

4．2 吸收材料加载

4．3 EBG结构加载

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

研究生在学期间科研成果