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全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的很多现代应用都要求高精度定位。要实现GNSS的高精度定位,离不开高性能的卫星导航天线。如何设计能覆盖所有GNSS导航频段,并且在宽频带、宽波束内均具有稳定相位中心的圆极化终端天线,是高性能卫星导航系统急需解决的一个关键问题。本文面向高性能GNSS导航终端的要求,开展宽带稳定相位中心卫星导航天线的设计研究,并探讨宽波束和小型化设计技术。论文的主要研究内容如下:1.研究了相位中心及其稳定性的仿真计算方法。基于全波仿真软件HFSS(High Frequency Structure Simulator,HFSS),给出了天线的相位中心及其变化量的计算方法。通过仿真偶极子天线的相位中心及其频率和空间稳定性,验证了仿真方法的有效性,并给出了设计稳定相位中心天线的基本准则。2.设计了一款基于十字槽结构的宽带稳定相位中心微带天线。将十字槽的每个槽等效为一个磁偶极子,通过优化偏置馈电微带线的位置及其几何参数,在保证宽带圆极化的同时,实现宽带稳定相位中心。样品的测试表明,在1.03-2.0 GHz的带宽内,回波损耗大于10 dB,轴比小于3 dB。相位响应的仿真表明,相位中心随频率的偏移(Phase Center Deviation,PCD)小于4.3 mm,10°以上仰角空间的相位中心变化量(Phase Center Variation,PCV)小于5°(3.6 mm)。3.设计了一款基于十字偶极子结构的宽带宽波束稳定相位中心天线。对中心馈电的十字偶极子天线,通过附加寄生金属结构,并从电流路径、单极子方向图以及单极子的相位中心稳定性三个方面进行优化,同时实现宽带、宽波束以及稳定相位中心。样品的测试表明,在1.1-1.88 GHz的带宽内,回波损耗大于10 dB,轴比小于3 dB,3-dB波束宽度大于119°。相位响应的仿真表明,PCD小于1.1 mm,10°以上仰角空间的PCV小于3°(2.1 mm)。4.开展了基于碎片式结构的天线小型化研究。在十字偶极子天线的基础上,引入碎片式结构构型并结合多目标优化算法MOEA/D-GO(MOEA/D Combined with Genetic Operators,MOEA/D-GO),进行了宽带稳定相位中心天线的小型化设计。仿真结果表明,天线的长宽尺寸相比于十字偶极子天线可缩减15 mm,在1.1-1.73 GHz的带宽内,回波损耗大于10 dB,轴比小于3 dB,PCD小于1.2 mm,10°以上仰角空间的PCV小于3°(2.1 mm)。