《電子技術(shù)應(yīng)用》
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應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多頻圓極化天線
《信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全》2020年第6期
臧志斌1,傅 寧1,,馬 軍1,,夏傳福1,吳小鷗1,,陳偉強(qiáng)2
1.國(guó)網(wǎng)思極神往位置服務(wù)(北京)有限公司,,北京102211; 2.福州大學(xué) 福建省數(shù)字電視工程研究中心,,福建 福州350116
摘要: 設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多頻圓極化天線,。天線由微帶單元與螺旋單元構(gòu)成,微帶單元采用疊層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)北斗一代收發(fā)L/S雙頻段覆蓋,;螺旋單元采用四臂螺旋結(jié)構(gòu)及多點(diǎn)饋電技術(shù)實(shí)現(xiàn)北斗B1和GPS L1頻段覆蓋,。仿真結(jié)果表明,該天線各端口S11值低于-10 dB的帶寬為93 MHz(1 509~1 602 MHz)、12 MHz(1 610~1 622 MHz)和70 MHz(2 453~2 523 MHz),,天線在B1頻段,、GPS L1頻段、北斗L頻段及北斗S頻段的增益分別為6.19 dB,、6.13 dB,、3.47 dB和5.64 dB。該天線具有方向圖波束寬度寬,、相位中心穩(wěn)定,、低仰角增益高等特點(diǎn),天線各項(xiàng)指標(biāo)均滿足衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)天線性能的要求,。
中圖分類號(hào): TN82
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.06.012
引用格式: 臧志斌,,傅寧,馬軍,,等. 應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多頻圓極化天線[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,,2020,39(6):63-67.
Multi-band circularly polarized antenna for satellite navigation system
Zang Zhibin1,,F(xiàn)u Ning1,,Ma Jun1,Xia Chuanfu1,,Wu Xiaoou1,,Chen Weiqiang2
1.State Grid ShenWang LBS(Beijing)Co.,Ltd.,,Beijing 102211,,China; 2.Digital TV Engineering Research Center of Fujian Province,,F(xiàn)uzhou University,,F(xiàn)uzhou 350116,China
Abstract: A multi-band circularly polarized antenna for the satellite navigation system is proposed in the paper. The antenna is combined by microstrip unit and helix unit. A stacked structure is utilized in the microstrip unit to achieve L/S dual frequency band for BDS-1. Helix structure and multi-fed technology are adopted to cover BDS-2 B1 and GPS L1 dual band. The simulation results show that the bandwidth of S11 which is less than -10 dB of the proposed antenna are 93 MHz(1 509~1 602 MHz),,12 MHz(1 610~1 622 MHz) and 70 MHz(2 453~2 523 MHz). And the gain of the antenna are 6.19 dB at 1 561 MHz,,6.13 dB at 1 575 MHz,3.47 dB at 1 616 MHz and 5.64 dB at 2 492 MHz. The proposed antenna is suitable for the satellite navigation system application which has advantages of wide beam-width, stable phase center and excellent low-elevation performance.
Key words : satellite navigation system,;multi-band,;circularly polarized;wide beam-width,;gain at low elevation,;phase center

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由我國(guó)自主研發(fā),與GPS,、格洛納斯和伽利略統(tǒng)稱為全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),。在導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用上,一般通過(guò)天線發(fā)射和接收電磁波信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。天線作為射頻前端部件,,性能優(yōu)劣直接影響衛(wèi)星導(dǎo)航終端性能指標(biāo)[1-2],。對(duì)此,,國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者提出將多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)融合在一起,,通過(guò)多模多頻信號(hào)聯(lián)合解算,提高衛(wèi)星導(dǎo)航終端定位精度和穩(wěn)定性,。

微帶天線由于重量輕,、剖面低、成本低等特點(diǎn),,在衛(wèi)星導(dǎo)航天線中得到廣泛應(yīng)用[3],。大多數(shù)的導(dǎo)航天線采用疊層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻覆蓋[4-6],文獻(xiàn)[4]采用雙層堆疊微帶天線結(jié)構(gòu)覆蓋GPS雙頻,,天線采用單點(diǎn)耦合饋電激勵(lì)起雙頻諧振,,采用高介電常數(shù)板材減小天線尺寸,但天線帶寬窄且高頻增益比較低,。文獻(xiàn)[5]采用雙層介質(zhì)間添加空氣層的結(jié)構(gòu),,采用雙點(diǎn)饋電方式,天線帶寬略有增加,,可以覆蓋北斗B3,、GPS L1及GLONASS L1三個(gè)頻段,天線單元增益大但低仰角性能比較差,。文獻(xiàn)[6]同樣采用雙層堆疊結(jié)構(gòu),,利用雙點(diǎn)耦合饋電激勵(lì)天線諧振,同時(shí)使用雙饋,,利用雙饋電橋提高相位中心的穩(wěn)定性,,但天線并未覆蓋北斗一代發(fā)射頻段,應(yīng)用性不高同時(shí)低仰角增益比較低,。文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)了一款多點(diǎn)饋電四頻組合的圓極化天線,,覆蓋北斗B3、GPS L1及北斗一代收發(fā)L/S頻段,。此類疊層微帶天線雖然覆蓋了導(dǎo)航天線的多個(gè)頻段,,但相位中心穩(wěn)定性不夠且低仰角增益比較低[8],在某些特定需求中達(dá)不到指標(biāo)要求,。文獻(xiàn)[9],、文獻(xiàn)[10]通過(guò)在天線四周設(shè)置銅片或在底部加載圓臺(tái)來(lái)提高低仰角增益,但同時(shí)增加了天線的復(fù)雜性并不易于批量加工實(shí)現(xiàn),。

 本文設(shè)計(jì)了一款多模多頻衛(wèi)星導(dǎo)航圓極化天線,。天線覆蓋衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的BDS-1 L/S、BDS-2 B1和GPS L1多頻段,適用于北斗一代衛(wèi)星收發(fā)通信,、北斗二代衛(wèi)星定位等領(lǐng)域,。天線結(jié)構(gòu)采用微帶與螺旋結(jié)合方式,展寬方向圖波束寬度,,保證低仰角衛(wèi)星信號(hào)的接收效果,,使天線具有更優(yōu)秀的低仰角搜星能力。



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臧志斌1,,傅  寧1,,馬  軍1,夏傳福1,,吳小鷗1,,陳偉強(qiáng)2

(1.國(guó)網(wǎng)思極神往位置服務(wù)(北京)有限公司,北京102211,;

2.福州大學(xué) 福建省數(shù)字電視工程研究中心,,福建 福州350116)


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