多模抗多径卫星导航天线研究

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目前世界上全面或部分运行的全球卫星导航系统(GNSS,Global NavigationSatellite System)主要包括美国的GPS,俄罗斯的GLONASS,欧洲的Galileo系统以及中国的“北斗二号”系统。GNSS的载波信号频谱集中在1164-1278MHz和1559-1610MHz两个频段内。能够充分利用GNSS信号的多模工作方式可以提高卫星导航系统的定位精度,降低对单一系统的依赖,提高可靠性,成为现代卫星导航中的一个热点研究内容。而抗多径技术可以增强系统在不同环境下的适应能力,提高精度,也是一直以来的一个研究重点。本文旨在提供一款多模抗多径卫星导航天线的设计思路。天线结构为双层圆形微带贴片天线,利用容性探针耦合馈电展宽高低两个频段的带宽。采用四点馈电方法,提供良好的电气对称性,极大优化了天线的圆极化性能。最后用有耗接地面技术为天线提供优良的多径抑制能力。为实现四点馈电,我们设计一款四输出端口的宽带馈电网络。四个端口为四馈点天线提供幅度一致,相对相位分别为0、90、180和270的输出。利用具有表面阻抗的贴膜制作阻值渐变的有耗接地面吸收天线的表面波,从而降低后瓣,增强天线多径抑制能力。经过实测验证,天线的优越性体现在以下几个方面:第一,具有两个相对较宽的频带,能够覆盖所有GNSS频段;第二,天线上半空间辐射均匀,仰角20增益大于-3.5dB;第三,圆极化性能良好,顶点轴比优于1.5dB,仰角轴比大于4dB;第四,多径抑制性能好,天线能够在GNSS频段内提供30dB左右的前后极化增益比。
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