摘要：
卫星导航系统是重要的空间基础设施,能够广泛用于社会生活的各个方面,具有重大的政治、军事、社会意义,也能够为人类带来巨大的经济效益。北斗卫星导航系统是我国正在自主研发、独立运行的卫星导航系统,它由空间端、地面端和用户端三部分组成。在北斗用户端接收机的设计中,右旋圆极化天线是其中的一个关键组件。接收机的天线要求具有全向性、主波束宽、右旋圆极化的功能,以此来消除源自地面的多路径反射以及降低电离层的干扰。考虑到终端设备的便携性要求,在天线设计时尺寸应该尽量小。 针对指标要求天线尺寸在0.21λ×0.21λ×0.07λ(λ为该频率下在自由空间的波长)以内,且对低仰角的增益和轴比性能要求较高,本文采用高介电常数材料实现微带天线的小型化。针对高介电常数材料的应用带来的微带天线带宽变窄、辐射性能变差等弊端,通过有效地改善馈电结构,提高馈电效能且避免金属贴片和馈电网络耦合,以及运用较厚的介质基板,折中满足了导航终端接收机对于天线性能的特殊要求。本文的主要贡献有: 1.总结了北斗终端机小型化天线的特点和设计难点,并详细研究了高介电常数陶瓷材料对天线性能的影响以及在天线小型化技术中的应用现状,对以后设计者将高介电常数材料用于制作小型化微带天线有一定的借鉴作用。 2.结合北斗卫星导航系统对于宽波束天线的要求,尤其是对天线小型化的需求,制作了一款尺寸在0.21λ×0.21λ×0.07λ以内的小型化天线,该天线应用相对介电常数为21.4、损耗角正切小于0.0003的微波陶瓷材料作介质基板,综合应用威尔金森馈电网络、隔离地板、电壁技术,满足了指标的总体要求。 3.将终端金属平台的尺寸对天线性能的影响做了数值分析,得到了终端平台尺寸对天线性能影响的一些数值结果。在射频系统整体设计中,统筹考虑天线与接地金属面的关系,能够极大地改善天线本身的性能。
