小型化四臂螺旋天线的设计与研究

摘要

近年来，无线通信事业高速发展，因此，卫星导航定位系统在人类社会生产、生活中所起的作用便显得越来越重要。经过多年的研发研究，我国的北斗卫星导航系统正在保质保速地建设并已逐渐投入使用。除了在军事领域的使用外，北斗卫星导航系统在民用领域也得到了迅速的发展，特别是在汽车导航系统和便携式移动终端定位系统这两个方面。所以，对于卫星定位系统中的终端天线的研究具有重要的价值和意义，尤其是天线的多频化技术和小型化技术。适用于卫星终端天线的形式多种多样，在众多的天线形式中，四臂螺旋天线因为拥有较好的宽波束圆极化特性、较好的低仰角增益以及易于实现小型化等优点，非常适合用来作为卫星导航系统的终端天线。为了满足卫星导航系统的高集成度的要求，本文对四臂螺旋天线的小型化和多频化技术以及馈电网络的小型化、宽带化技术做了相应的研究。
　　本文具体内容安排如下：
　　首先，本文简述了北斗卫星定位系统的发展和研究现状；列举了几种常见的能够作为卫星终端天线使用的天线结构形式和其各自的特点，包括：四臂螺旋天线、微带天线等。总结了相关的文献，介绍了四臂螺旋天线的研究历史和发展现状，对四臂螺旋天线的基本结构和辐射机理做了详细介绍，为天线的设计提供了充足的理论依据。
　　其次，基于对四臂螺旋天线的结构分析及理论研究，设计了一款传统的空气加载的四臂螺旋天线，对该天线的仿真、建模做了详细的说明，另外，对馈电网络的性能对四臂螺旋天线的圆极化性能的影响做了详细的仿真说明。
　　然后，设计了一款空气加载的小型化印刷共形四臂螺旋天线，其工作频率为北斗2号B1频段（1561.098MHZ），为了实现该天线的小型化，本文分别对天线螺旋臂和馈电网络进行了小型化设计，天线高度为40mm,螺旋直径为25.65mm。
　　最后，设计了一款基于双层馈电网络加载的小型化、双频化四臂螺旋天线，相比于一般的空气加载的四臂螺旋天线，本文所设计的天线整体尺寸非常小：高度仅为26.27mm，螺旋直径为25.65mm。文中给出了天线设计详细过程，分析了天线的结构变化对其双频特性及辐射特性的影响情况。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2终端天线概述

1.3四臂螺旋天线的发展及研究现状

1.4本文的主要工作及内容安排

第二章 四臂螺旋天线基本理论

2.1引言

2.2四臂螺旋天线的物理结构

2.3四臂螺旋天线的理论分析

2.4四臂螺旋天线的结构参数变化对其性能的影响

2.5四臂螺旋天线的小型化技术

2.6威尔金森功分器的基本理论

2.7本章小结

第三章 传统空气加载四臂螺旋天线建模与仿真

3.1引言

3.2天线结构设计

3.3天线仿真结果

3.4馈电网络对四臂螺旋天线圆极化性能的影响

3.5本章小结

第四章 四臂螺旋天线的小型化、共形化设计

4.1引言

4.2小型化印刷共形四臂螺旋天线设计

4.3双面威尔金森功分器的设计

4.4天线整体性能仿真与实测分析

4.5本章小结

第五章 四臂螺旋天线的小型化、双频化设计

5.1引言

5.3双面平行带线威尔金森功分器

5.4天线整体性能仿真与实测分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢