双频圆极化微带天线设计:小型化与高效辐射

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本文档主要探讨了"GPS双频圆极化微带天线的设计"这一主题。该设计目标是创建一种新型的测量型GPS天线,它采用双层贴片结构,每层贴片都采用均匀分布的四馈点馈电方案。这种设计策略旨在同时实现双频(L1/L2)的圆极化特性和小型化,满足高精度GPS应用的需求,如导弹制导、飞机导航、大地测量等领域。 设计者们通过结合对天线贴片的切角处理和添加短截线的技术,有效地提升了天线的辐射效率,确保了在要求的带宽内,天线的性能都能达到设计指标。设计过程中,他们利用高级电磁仿真软件HFSS进行了模拟仿真和优化,并进行了实物加工,以验证理论模型和实际效果的一致性。 论文指出,模拟结果显示在设计的带宽内,天线的各项特性表现优异,包括圆极化特性、增益和工作频率范围,都能满足实际测量的需求。这表明双频圆极化微带天线在GPS接收机中的应用具有显著的优势,特别是在需要高精度定位和多频段工作的场景中。 值得注意的是,尽管单层GPS微带天线在成本和小型化方面表现出色,但其频带较窄、增益较低的问题仍然存在。为克服这些不足,设计者们尝试了多馈点馈电方式以及通过改变贴片形状来调整谐振模式,以实现圆极化。这表明,天线设计技术在不断进步,以适应GPS技术日益增长的复杂性和精度要求。 这篇论文不仅介绍了新型GPS天线的设计方法和技术细节,还反映了当前GPS天线设计领域的最新进展,对于微带天线技术在GPS接收系统中的优化和提升具有重要的参考价值。
2016-09-14 上传
天线对于整个通信系统至关重要。近年来,对天线的研究成为了一个非常热门的话题。按照极化方式的不同,天线可以分为线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。线极化和圆极化天线是最常用的天线。相对于线极化天线所具有的优点,目前圆极化天线正被越来越广泛地应用到卫星通信、GPS、电视广播等方面。本文主要采用空间映射优化算法设计了圆极化微带天线。 文章简单介绍了空间映射算法的基本思想、发展历程和应用前景,比较了几种空间映射算法的优缺点。空间映射算法中,粗模型的选取是关键。针对粗模型的建立,本文中介绍了几种方法。对于矩形微带贴片天线这样具有经验公式的天线,可以使用经验公式作为粗模型;而对于没有经验公式的微带结构天线,如本文设计的圆极化天线阵列,可以在ADS软件中建立等效模型作为粗模型。对于既没有经验公式、又无法建立它的ADS等效模型的天线,如本文设计的多层结构的宽带圆极化微带天线,可以采用克里金插值法构造它的响应面近似作为粗模型,该方法大大扩展了空间映射算法优化天线的应用范围。 本文设计的X波段的圆极化天线阵列,采用的是切角与挖槽相结合的方式来实现天线的圆极化特性。设计的多层结构宽带圆极化微带天线,使用威尔金森功分器产生幅度相等、相位相差90°的激励,通过缝隙耦合对辐射单元进行馈电,获得了性能良好的圆极化特性。天线优化过程应用到的空间映射算法,在优化过程中可以体现该方法的快速性、准确性、高效性。