GNSS宽带四臂螺旋天线研究

摘要

卫星导航系统在经济领域和国防方面发挥着举足轻重的作用。目前,GPS、GLONASS、GALILEO和COMPASS系统是当今世上公认的四大导航系统,它们具有全球覆盖能力,共同构成了全球卫星导航系统。为了覆盖单一系统的盲区并解决其导航精度低等问题,导航信号兼容和互操作必将成为未来卫星导航系统的发展趋势。
　　为了减轻来自卫星平台、电离层、对流层和平台环境的多径干扰,以及低仰角的干扰和噪声,导航系统要求天线方向图具有均匀的幅度响应,并且在俯仰截止角处急剧衰减。四臂螺旋天线因其良好的轴比性能、心形方向图而成为极具吸引力的候选天线。
　　本文研究设计了一款新型的双臂形式圆锥结构四臂螺旋天线,通过添加短臂和在馈电引脚处沿着圆锥的周向添加金属片来展宽带宽。与传统的双臂式四臂螺旋天线不同的是,短臂约0.18倍波长,为长臂的四分之一,其与金属片主要起阻抗调节作用。天线的带宽为1.11~1.35GHz、1.40~1.66GHz,覆盖了GNSS所有频点,且低频增益大于5.6dB,高频增益大于6dB,在77内轴比小于4dB。然后为天线设计了宽带馈电网络,其测量结果与仿真基本吻合。但由于制作精度较差,天线的实测方向图波束偏窄,增益略高。最后,采用交叉半反射地面提高了天线的抗多径能力,并运用最小二乘法分析了天线的相位中心。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 全球导航卫星系统简介

1.3 导航天线的发展趋势

1.4 国内外研究状况

1.5 本文主要工作及章节安排

第二章 四臂螺旋天线的基本原理

2.1 引言

2.2 四臂螺旋天线的基本结构

2.3 四臂螺旋天线的远场分析

2.4 几何尺寸对四臂螺旋天线性能的影响

2.5展宽四臂螺旋天线带宽的方法

2.6 本章小结

第三章 宽带四臂螺旋天线设计

3.1 引言

3.2 四臂螺旋天线的设计

3.3 本章小结

第四章 宽带馈电网络设计

4.1 引言

4.2 宽带馈电网络设计

4.3 天线与馈电网络的整体仿真和测试结果

4.4 本章小结

第五章 多径抑制及相位中心分析

5.1 引言

5.2 多径效应及其抑制

5.3 相位中心分析

5.4 本章小结

第六章 结束语

致谢

参考文献

在研期间的科研成果