EBG结构在GPS微带阵列耦合抑制中的应用

摘要

基于阵列天线的抗干扰技术,因其具有的高性能抗干扰能力而被广泛用于卫星导航接收中,天线阵列单元间的互耦直接影响天线的抗干扰性能。减小阵列天线单元间的耦合效应以提高天线的抗干扰性能是阵列天线研究中的一个重点研究内容和方向,具有重要的理论研究价值和工程应用前景。
　　电磁带隙(Electromagnetic bandgap,EBG)结构,是一种对特定频段的电磁波存在带阻特性的周期性阵列结构。在阵列天线的单元之间设计合适的EBG结构,可滤除天线间的电磁波耦合,达到减小天线单元间耦合的目的;另外,减小单元天线尺寸也可以有效降低天线单元间的耦合。本文应用基于有限元法的Ansoft HFSS电磁仿真软件,分别从减小单元天线尺寸和降低天线单元间耦合两方面出发,优化设计了几种高性能低耦合的GPS阵列天线。
　　本文首先介绍了阵元间互耦产生的机理及其对天线阵性能的影响;然后,分别采用高介电常数介质基板材料和花形贴片结构,优化设计了2种高性能小型化GPS Ll单元天线,该天线与传统天线相比,在达到相同性能指标条件下,尺寸分别减小了36.73％,30.43%。最后,设计了2种阻带频率在GPS Ll频段的EBG结构,一种是经典的蘑菇状高阻表面结构,另一种是共面电子带隙EBG结构,把这2种EBG结构分别应用于以上所设计的两种单元天线构成的二元线阵中,仿真结果表明,该EBG结构能够有效降低天线阵单元间的耦合。
　　本文设计的基于EBG结构的低耦合阵列天线最终可使天线单元间的耦合降低到-60dB,可有效提高阵列天线的抗干扰性能,具有广泛的应用前景。

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1绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2电磁带隙结构的发展历程

1.3电磁带隙结构的分类

1.4 GPS微带天线

1.5 本文的主要工作

2 阵元间互耦对天线性能的影响

2.1 N元阵列的辐射特性

2.2 天线阵中的互耦

2.3本章小结

3 GPS微带天线的设计优化

3.1微带天线的辐射机理

3.2 圆极化矩形微带天线设计原理

3.3 介电常数为9.6的圆极化微带天线设计与优化

3.4 介电常数为16的圆极化微带天线设计与设计

3.5本章小结

4 EBG结构的设计与应用

4.1 Mushroom结构的设计

4.2 Mush-room结构应用于阵列

4.3 宽带多过孔EBG级联结构

4.4 Uniplanar Compact EBG结构应用于阵列

4.5蘑菇状结构的尺寸误差分析

4.6本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献