GPS/GALILEO/北斗共用接收天线的研究

摘要

随着社会和科学技术的发展,全球卫星导航系统(GNSS)在社会生活和经济中扮演者重要的较色。GNSS包括中国的北斗导航系统、欧洲的GALILEO、俄罗斯的GLONASS和美国的GPS,上述GNSS已成功的应用于导航、定位、授时和测速中。单一的卫星导航系统的卫星数目较少,卫星少导致信号在空间的覆盖范围有限,则单一的卫星导航系统提供的服务精度将降低,因此具有定位精度高、定位速度快的多模组合卫星导航系统得到了快速发展。　　多模卫星导航系统要求卫星导航接收天线工作在GPS、GALILEO、北斗三种频段,覆盖范围为1176.45MHz~1625.5MHz和2.49175GHz两个频段,且第一个频段的相对带宽达到了29％,并工作在右旋圆极化方式。微带天线具有许多其它天线所不具有的优点,在现在的天线设计中得到了广泛的应用,使微带天线成为了全球卫星导航系统天线设计的首选。　　本文首先介绍了GPS/GALILEO/北斗卫星导航系统对天线的频带宽度、工作频率、圆极化的要求;然后分析了微带天线的基本理论,分析了几种模型分析方法和数值分析方法;随后研究了微带天线的多频段、频带宽度、圆极化的现状,研究了实现多频段、频带宽度、圆极化的方法,并用HFSS仿真了天线的S参数、电压驻波比VSWR、方向图、天线轴比等相关参数。为了实现双馈电点馈电网络的设计,本文利用ADS软件设计了宽频的双频段Wilkinson功率分配器,该Wilkinson功率分配器能够良好的工作在1.4GHz和2.49175GHz频段。　　本文最终从天线的宽频段方向入手,设计了一种宽频段圆极化的微带贴片天线。天线采用双层重叠贴片以及在底层贴片开U型槽的方式实现天线的宽带特性,采用双馈电点的馈电方式实现天线的圆极化,并用双频段的Wilkinson功率分配器对双馈电点进行馈电。通过对天线仿真的结果,可以看出天线在第一个频段的相对带宽达到了30%,3dB轴比带宽达到了35%,综上所述知天线的指标已经达到了GPS/GALILEO/北斗频段的共用接收天线设计的要求。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 卫星导航系统的简介

1.3 多模卫星导航接收天线的研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第2章 微带天线的基本理论

2.1 微带天线的发展

2.2 微带天线的模型分析方法

2.3 微带天线的数值分析方法

2.4 微带贴片天线的设计步骤

2.5 本章小结

第3章 微带天线的多频段和宽频带的研究

3.1 微带天线的多频段研究

3.2 微带天线的宽频带研究

3.3 本章小结

第4章 微带天线的圆极化研究

4.1 微带天线圆极化的理论和实现方法

4.2 利用切角和利用双馈电点的方式实现微带天线的圆极化

4.3 功率分配器的研究

4.4 本章小结

第5章 一种GPS/GALILEO/北斗共用接收天线的设计

5.1 利用HFSS设计Wilkinson功率分配器

5.2 工作在GPS/GALILEO/北斗频段的共用接收天线的设计

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢