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[摘 要]北斗是中国自主研制的全球卫星导航系统。在中国没有自主的导航系统之前，一直采用的是美国的全球定位系统。北斗的问世，取代了美国全球定位系统的霸主地位，我国成为继俄罗斯和美国之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。北斗卫星导航系统在我国众多领域中的应用，大大提高了我国的经济效益和社会效益。因此，本文将对北斗与GPS卫星终端天线进行分析。
[关键词]北斗；GPS卫星终端天线；设计
中图分类号：F79 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0357-01
前言
卫星导航系统的研制与应用对于我国经济以及社会的发展具有重要意义。北斗卫星导航系统的建设与发展，满足了中国以及世界经济的发展需求。随着科技以及经济的发展，北斗不仅会为我国众多民用领域提供更加多样化的业务，还会为我国国防的现代化建设贡献宝贵力量。
1 北斗与GPS定位系统的相关概述
1.1 北斗与GPS定位系统的建设原则
北斗与GPS定位系统的建设、应用和发展，要遵循自主性、开放性的建设原则。开放性是指为全球用户提供最优质的导航服务，一方面便于我国打开国际大门，另一方面，也能够提高我国定位系统的兼容性，从而推动我国卫星导航技术的发展。自主性与国家主权的性质具有很大的相似性，中国自主研制的定位系统可以不受任何国家的限制，独立地向用户提供服务[1]。
1.2 北斗与GPS定位系统建设的意义
导航定位系统是科技和经济发展下的产物，可以为用户提供实时的、全天性的、高精准的定位服务。北斗是我国正在建设中的重要的空间信息基础设施。随着时代的进步，北斗系统已经更新换代了多次，每一次的更新都壮大了我国的国防实力和科技实力。导航定位系统的研发初衷是为了满足军事的发展需要，随着导航定位系统的不断发展，系统所提供的功能也更加多样，发展至今，导航定位系统已经实现了从二维平面到三维平面的转变。北斗与GPS定位系统在我国农业、畜牧业、林业领域中均得到了广泛应用，近几年，系统也在我国的抗震救灾中发挥了不错的效果，因此，北斗与GPS定位系统的建设具有巨大的经济意义和社会意义。
2 北斗与GPS卫星终端天线的相关分析
2.1 GPS卫星终端天线建设时需要考虑的因素
2.1.1 电磁波信号的稳定性
目前，世界上已经有三个国家拥有了自主的全球定位系统，根据导航定位的用途，每个国家的GPS卫星终端天线都可以分为不同的形式。在卫星终端天线的建设之前，要综合考虑一些影响因素，以便卫星终端天线发挥其最大的功效。由于全球导航定位系统的工作频率不同，为了保证电磁波信号的稳定性，促使卫星终端天线更好的工作，需要考虑到电气性能。圆极化天线的应用，能使得接受天线的状态与卫星导航定位系统发射的电磁波信号相统一，从而起到很好的接受效果。为了保证卫星终端天线的电磁波的稳定性，要对卫星终端天线的放置位置进行合理的设计，一般情况下，天线的放置位置应低于所设计的仰角。在一些海事定位系统中，卫星终端天线的覆盖范围要大，要尽可能的将覆盖区域扩展到仰角处以外，这样就能够弥补与船体摇摆带来的角度差。
2.1.2 传播环境的稳定性
恶劣的传播环境会降低卫星終端天线定位的精准度，因此，必须要采取对应的措施来控制。在进行卫星终端天线的设计时，要将终端天线的工作频率调整到与卫星导航定位系统一致，以减轻天气对卫星终端天线的信号的影响。为了使卫星终端天线具有很好的接受性能，应该采用圆极化的天线，降低信号的受干扰程度。此外，不同的卫星导航定位系统对卫星终端天线有不同的要求，因此，要以符合卫星导航定位系统要求作为卫星终端天线的选择指标[2]。
2.2 我国GPS卫星终端天线的研究
我国GPS卫星终端天线的研究，整体成上升趋势。随着卫星导航定位系统的应用与发展，导航系统定位的精度和准度越来越高，高效、精准的定位离不开卫星终端天线的发展。随着卫星导航定位系统的发展，人们对卫星终端天线的要求越来越高，因此，卫星终端天线的设计技术也更加的多样化。
2.2.1 卫星终端天线的类型多样
螺旋天线、贴片天线以及扼流圈天线是我国应用最广泛的卫星终端天线类型。多样化的天线种类也为人们提供了不同的服务。螺旋式的卫星天线的灵敏度极高，能够轻而易举的捕捉到低仰角的卫星信号，即使卫星的位置偏移，天线也能够准确的接收到卫星发射的信号。贴片类型的天线具有很强的价格优势，受多路径影响较低。扼流圈式的天线能够较好的抑制低仰角卫星信号的接受，但是无论是哪一种类型的天线都具有一定的局限性，拓宽贴片天线的阻抗宽带成为卫星终端天线发展中的一个绊脚石。
2.2.2 卫星终端天线的技术更加先进
天线加载技术的应用能够有效的拓宽贴片天线中的抗阻宽带，这种技术是在卫星终端天线的上端加上短路片，这样就能够有效的降低卫星信号发射的频率，同时，增加抗阻带的带宽。另一种有效的方式是在贴片天线的上端添加一个或者多个金属带片，添加的数量可以根据天线位置和性能决定。此外，还可以利用降低天线谐波共振时的Q值的方式，拓宽卫星终端天线的带宽。
2.3 北斗与GPS卫星终端天线设计方法
2.3.1 宽带北斗与卫星终端天线的结构设计
卫星终端天线的下行和上行的工作频率不同，一般而言，上行的工作频率要高于下行的工作频率，因此，在对宽带北斗与卫星终端天线进行结构设计时，要注意协调下行与上行工作频率。贴片较厚的天线适合宽带北斗的工作需求，在设计天线的放置角度时，要求天线的仰角在21°范围之内，而且电气中心与天线中心的偏差要控制在1mm左右。为了抑制馈电网络对天线贴片的影响，可以在网络的下方加一些金属片，用来屏蔽外来信号的干扰。宽带北斗与卫星终端天线应采用圆极化的天线，天线由盖板、贴片介质、馈电网络、基座等部分组成。
2.3.2 双频段北斗与卫星终端天线的结构设计
双频北斗的卫星终端天线整体设计为一个对称结构，以此保证天线的中心与卫星发射中心的一致性，提高天线接受信号的精准度。双频北斗的卫星终端天线又介质层、贴片层、四功分器、地板等四个部分组成，不同位置的介质层和贴片层具有不同的高度、厚度和直径。选择对称结构是因为对称的卫星终端天线具有较高的稳定性，而且馈电点较多，天线中心的稳定度高。一般情况下，天线的体积不能大于14米，此外，四功分器结构要利用五分之一的波长传输线进行天线的位移。这种双层天线贴片的馈电方式，不仅能够满足天线体积的要求，还能在一定程度上拓宽天线的带宽[3]。
结论
随着科技以及信息技术的不断发展，北斗卫星导航定位系统将会发挥更大的作用。基于GPS卫星终端天线的重要性，相关设计人员要不断优化卫星终端天线的设计方案，拓宽天线的带宽，让北斗导航定位系统提升我国的综合国力，促进我国国防事业的发展。
参考文献
[1] 张龙军.北斗与GPS卫星终端天线的研究[D].西安电子科技大学，2012.15.
[2] 万琪俊.基于北斗导航卫星移动定位系统研究与实现[D].华南理工大学，2013.16.
[3] 刘志刚.北斗导航系统多制式终端微带天线研究与设计[D].华东师范大学，2014.13.
[关键词]北斗；GPS卫星终端天线；设计
中图分类号：F79 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0357-01
前言
卫星导航系统的研制与应用对于我国经济以及社会的发展具有重要意义。北斗卫星导航系统的建设与发展，满足了中国以及世界经济的发展需求。随着科技以及经济的发展，北斗不仅会为我国众多民用领域提供更加多样化的业务，还会为我国国防的现代化建设贡献宝贵力量。
1 北斗与GPS定位系统的相关概述
1.1 北斗与GPS定位系统的建设原则
北斗与GPS定位系统的建设、应用和发展，要遵循自主性、开放性的建设原则。开放性是指为全球用户提供最优质的导航服务，一方面便于我国打开国际大门，另一方面，也能够提高我国定位系统的兼容性，从而推动我国卫星导航技术的发展。自主性与国家主权的性质具有很大的相似性，中国自主研制的定位系统可以不受任何国家的限制，独立地向用户提供服务[1]。
1.2 北斗与GPS定位系统建设的意义
导航定位系统是科技和经济发展下的产物，可以为用户提供实时的、全天性的、高精准的定位服务。北斗是我国正在建设中的重要的空间信息基础设施。随着时代的进步，北斗系统已经更新换代了多次，每一次的更新都壮大了我国的国防实力和科技实力。导航定位系统的研发初衷是为了满足军事的发展需要，随着导航定位系统的不断发展，系统所提供的功能也更加多样，发展至今，导航定位系统已经实现了从二维平面到三维平面的转变。北斗与GPS定位系统在我国农业、畜牧业、林业领域中均得到了广泛应用，近几年，系统也在我国的抗震救灾中发挥了不错的效果，因此，北斗与GPS定位系统的建设具有巨大的经济意义和社会意义。
2 北斗与GPS卫星终端天线的相关分析
2.1 GPS卫星终端天线建设时需要考虑的因素
2.1.1 电磁波信号的稳定性
目前，世界上已经有三个国家拥有了自主的全球定位系统，根据导航定位的用途，每个国家的GPS卫星终端天线都可以分为不同的形式。在卫星终端天线的建设之前，要综合考虑一些影响因素，以便卫星终端天线发挥其最大的功效。由于全球导航定位系统的工作频率不同，为了保证电磁波信号的稳定性，促使卫星终端天线更好的工作，需要考虑到电气性能。圆极化天线的应用，能使得接受天线的状态与卫星导航定位系统发射的电磁波信号相统一，从而起到很好的接受效果。为了保证卫星终端天线的电磁波的稳定性，要对卫星终端天线的放置位置进行合理的设计，一般情况下，天线的放置位置应低于所设计的仰角。在一些海事定位系统中，卫星终端天线的覆盖范围要大，要尽可能的将覆盖区域扩展到仰角处以外，这样就能够弥补与船体摇摆带来的角度差。
2.1.2 传播环境的稳定性
恶劣的传播环境会降低卫星終端天线定位的精准度，因此，必须要采取对应的措施来控制。在进行卫星终端天线的设计时，要将终端天线的工作频率调整到与卫星导航定位系统一致，以减轻天气对卫星终端天线的信号的影响。为了使卫星终端天线具有很好的接受性能，应该采用圆极化的天线，降低信号的受干扰程度。此外，不同的卫星导航定位系统对卫星终端天线有不同的要求，因此，要以符合卫星导航定位系统要求作为卫星终端天线的选择指标[2]。
2.2 我国GPS卫星终端天线的研究
我国GPS卫星终端天线的研究，整体成上升趋势。随着卫星导航定位系统的应用与发展，导航系统定位的精度和准度越来越高，高效、精准的定位离不开卫星终端天线的发展。随着卫星导航定位系统的发展，人们对卫星终端天线的要求越来越高，因此，卫星终端天线的设计技术也更加的多样化。
2.2.1 卫星终端天线的类型多样
螺旋天线、贴片天线以及扼流圈天线是我国应用最广泛的卫星终端天线类型。多样化的天线种类也为人们提供了不同的服务。螺旋式的卫星天线的灵敏度极高，能够轻而易举的捕捉到低仰角的卫星信号，即使卫星的位置偏移，天线也能够准确的接收到卫星发射的信号。贴片类型的天线具有很强的价格优势，受多路径影响较低。扼流圈式的天线能够较好的抑制低仰角卫星信号的接受，但是无论是哪一种类型的天线都具有一定的局限性，拓宽贴片天线的阻抗宽带成为卫星终端天线发展中的一个绊脚石。
2.2.2 卫星终端天线的技术更加先进
天线加载技术的应用能够有效的拓宽贴片天线中的抗阻宽带，这种技术是在卫星终端天线的上端加上短路片，这样就能够有效的降低卫星信号发射的频率，同时，增加抗阻带的带宽。另一种有效的方式是在贴片天线的上端添加一个或者多个金属带片，添加的数量可以根据天线位置和性能决定。此外，还可以利用降低天线谐波共振时的Q值的方式，拓宽卫星终端天线的带宽。
2.3 北斗与GPS卫星终端天线设计方法
2.3.1 宽带北斗与卫星终端天线的结构设计
卫星终端天线的下行和上行的工作频率不同，一般而言，上行的工作频率要高于下行的工作频率，因此，在对宽带北斗与卫星终端天线进行结构设计时，要注意协调下行与上行工作频率。贴片较厚的天线适合宽带北斗的工作需求，在设计天线的放置角度时，要求天线的仰角在21°范围之内，而且电气中心与天线中心的偏差要控制在1mm左右。为了抑制馈电网络对天线贴片的影响，可以在网络的下方加一些金属片，用来屏蔽外来信号的干扰。宽带北斗与卫星终端天线应采用圆极化的天线，天线由盖板、贴片介质、馈电网络、基座等部分组成。
2.3.2 双频段北斗与卫星终端天线的结构设计
双频北斗的卫星终端天线整体设计为一个对称结构，以此保证天线的中心与卫星发射中心的一致性，提高天线接受信号的精准度。双频北斗的卫星终端天线又介质层、贴片层、四功分器、地板等四个部分组成，不同位置的介质层和贴片层具有不同的高度、厚度和直径。选择对称结构是因为对称的卫星终端天线具有较高的稳定性，而且馈电点较多，天线中心的稳定度高。一般情况下，天线的体积不能大于14米，此外，四功分器结构要利用五分之一的波长传输线进行天线的位移。这种双层天线贴片的馈电方式，不仅能够满足天线体积的要求，还能在一定程度上拓宽天线的带宽[3]。
结论
随着科技以及信息技术的不断发展，北斗卫星导航定位系统将会发挥更大的作用。基于GPS卫星终端天线的重要性，相关设计人员要不断优化卫星终端天线的设计方案，拓宽天线的带宽，让北斗导航定位系统提升我国的综合国力，促进我国国防事业的发展。
参考文献
[1] 张龙军.北斗与GPS卫星终端天线的研究[D].西安电子科技大学，2012.15.
[2] 万琪俊.基于北斗导航卫星移动定位系统研究与实现[D].华南理工大学，2013.16.
[3] 刘志刚.北斗导航系统多制式终端微带天线研究与设计[D].华东师范大学，2014.13.