高动态圆柱共形微带阵列北斗天线设计

摘要

北斗卫星导航定位是我国自主开发的一项全球定位系统技术，在国家信息产业领域占有重要地位。天线是导航系统用来接收北斗信号重要的部分，近年来微带天线以其低剖面、易与载体共形等优点而被广泛使用。然而北斗天线设计的可共形性及其阵列单元设计的小型化问题仍是人们关注的重点，为此本文主要开展基于北斗的高动态圆柱共形微带天线以及共形阵列天线的设计。
　　首先开展了微带天线基本理论的研究工作，根据微带天线的辐射原理、馈电方式以及阻抗匹配相关的原理，分析了一般共形微带天线的研究方法，提出了用腔模理论分析圆柱共形微带天线阵的方案。
　　其次根据平面微带天线小型化的设计方案，进行了对微带馈线支节弯折解决天线阻抗匹配的设计，优化了平面微带天线的性能。仿真和加工实物测试表明，设计的平面微带天线在北斗B1频段电压驻波比小于2，圆极化性能良好，轴比小于3dB，在阻抗匹配良好的情况下，实现了天线的小型化设计，为共形微带天线的研究和应用提供理论及仿真依据。
　　基于将单支节调配器用于曲面的思想，进行了北斗圆柱共形微带天线的设计，进行了二单元北斗圆柱共形阵列天线的HFSS仿真，研制了北斗天线实物，测试结果表明，该天线具有良好的阻抗带宽，VSWR＜2，增益为7.25dB，圆极化性能良好，基本满足高动态条件下北斗天线工程使用要求。

目录

声明

摘要

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 北斗卫星导航中天线的研究现状

1．2．2 共形天线技术国内外研究现状

1．2．3 微带阵列天线的研究现状

1．3 本论文的研究内容和结构安排

2 高动态北斗共形微带天线基本理论研究

2．1 微带天线基本理论

2．1．1 微带天线的辐射原理

2．1．2 微带天线的馈电方式

2．1．3 微带天线阻抗匹配相关原理

2．2 共形微带天线的分析方法

2．3 圆柱共形微带天线阵的分析方法

2．4 本章小结

3 高动态北斗平面共形微带天线设计及优化

3．1 平面微带天线设计及仿真

3．1．1 介质基板的选取

3．1．2 贴片单元尺寸的确定

3．1．3 馈电方式及阻抗匹配的选取

3．1．4 微带天线馈线无弯折单支节调配器仿真结果

3．1．5 微带天线馈线弯折单支节调配器仿真分析

3．2 平面微带天线测试及结果分析

3．3 本章小结

4 北斗柱面共形微带天线结构设计及仿真

4．1 北斗柱面共形微带天线建模及设计

4．2 天线性能影响因素探究

4．2．1 贴片边长对天线性能影响

4．2．2 圆柱半径对天线性能的影响

4．2．3 馈线弯折对天线性能的影响

4．3 本章小结

5 基于北斗的柱面阵列天线设计仿真

5．1 单元天线仿真设计

5．2 馈电网络设计

5．3 天线模型及仿真分析

5．4 天线测试及结果分析

5．5 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢