北斗S频段圆极化微带振子天线阵的创新设计与性能优化

本文主要探讨了北斗一代S频段圆极化微带振子天线阵的设计技术。在北斗导航系统中，由于其对小型、轻量化以及共形集成的需求，微带天线作为一种理想的解决方案得到了广泛应用。微带振子，特别是当其宽度小于0.05波长时，因其结构简单、尺寸紧凑且能辐射线极化波，特别适用于高频环境，如2~4GHz的S频段。 北斗一代卫星导航系统利用S频段进行无线电定位业务，频率固定在2491.75MHz，带宽为8.16MHz。该频段的卫星位置分布在赤道面的特定经度，具有广泛的用途，包括卫星通信、雷达、DAB、无线局域网和蓝牙等无线通信。圆极化波在这些应用中表现出色，因为它在雨雪天气下衰减小，穿透电离层能力强，不受地球磁场的影响，且安装和调试更为便捷。 设计的关键在于构建一个圆极化四元微带振子天线阵。通过将四个微带振子单元旋转90度，构成天线阵列，每个单元独立馈电，确保四个单元的馈电相位差为90度。这种设计策略使得整个天线阵实现了圆极化特性，能够在保持良好的轴比带宽的同时，提供超过6 dBi的圆极化增益。在仿真验证阶段，Ansoft HFSS 13软件被用来模拟这种设计，结果显示天线阵在工作带宽内的性能优异，电压驻波比低于1.5，轴比小于3 dB。 总结来说，本文介绍了一种创新的天线设计方法，旨在提升北斗一代S频段微带振子天线阵的性能，以适应导航系统对高精度、低损耗和易于集成的需求。这项研究对于推进卫星导航技术的发展，特别是在恶劣环境下的通信稳定性具有重要意义。