小型化多频GNSS微带天线及其阵列特性研究

摘要

GNSS是全球导航卫星系统的英文缩写，目前主要包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo和中国的Compass(北斗)等四大全球系统。为了提高定位的可靠性，往往要求接收机系统能够兼容多种制式的GNSS信号，这就要求接收机天线具有双频或者多频工作的能力。而GNSS接收机天线的小型化也是广受关注的一项重要技术，因此，研究小型化多频GNSS接收机天线及其组阵特性具有重要的理论意义和应用价值。本文围绕这一问题开展了如下工作：
　　1.设计了三种新型小型化多频GNSS微带天线。一种是采用表面开槽技术的叠层微带天线，与常规的叠层微带天线相比该天线尺寸减小了18％；另一种是采用了短支节对称加载的单层微带贴片天线，仿真与实测结果表明该天线可以覆盖GPS的L1和北斗的B3两个频点，与常规的贴片尺寸相比，该天线面积缩小了23.6%。在上述工作的基础上，设计和研究了一种采用T型支节对称加载的单层微带天线，仿真结果表明天线的谐振频点包含了GPS的L1、北斗的B3、GLONASS的L2以及Galileo的E6这几个频点。
　　2.研究了正方形排布和三角形排布两种GNSS天线阵列对阵列单元幅相一致性的影响。仿真结果表明，阵元间互耦对单元天线的接收方向图有着明显的影响，三角形阵元天线接收信号的幅相一致性要优于正方形阵列，上半空间的幅相差异小于下半空间。进一步研究了随干扰来波方向变化时，三角形阵元接收信号的幅相差异对阵列天线接收方向图零点形成效果的影响。计算结果显示系统对来自阵面以上空间的干扰信号的空间滤波效果要明显优于来自阵面以下空间的干扰信号的空间滤波效果。
　　3.设计了一种新型小型化的圆环形抑制表面波GNSS天线，通过在圆环上加载四个短路探针来抑制表面波，并采用正交的双同轴馈电实现天线的右旋圆极化工作。仿真结果表明，天线的后向辐射和沿水平方向的远场辐射电平明显比普通的贴片天线低，在保持传统RSW天线性能的同时，结构尺寸比常规的抑制表面波天线有所缩小。

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清单

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 相关技术的研究现状

1.3 本文主要工作及内容安排

第二章 小型化多频GNSS微带天线研究

2.1 引言

2.2 表面开槽的叠层GNSS微带天线

2.3 短支节加载的单层GNSS微带天线

2.4 T型支节加载的单层GNSS微带贴片天线

2.5 本章小结

第三章 GNSS微带天线阵列特性研究

3.1 引言

3.2 阵列单元

3.3 不同布阵方式对阵列单元的幅相一致性影响

3.4 阵列单元幅相一致性对阵列方向图零点形成结果的影响

3.5 本章小结

第四章 小型化抑制表面波天线的研究

4.1 引言

4.2 天线的结构形式

4.3 天线的仿真结果与分析

4.4 本章小结

第五章 结束语

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文