四波段探针馈电堆叠环形微带天线在全球定位系统中的应用.doc

四波段探针馈电堆叠环形微带天线在全球定位系统中的 应用 李建兴，石宏宇，李航，张安学 摘要：本论文提出了堆叠环状天线全球导航卫星系统(GNSS)的应用。GPS、GLONASS BDS-1,BDS-2四个环形堆叠实现多波段操作和。最后一个天线展良好的阻抗匹配,广泛的模式覆盖,纯粹的CP 性能。如今,全球导航卫星系统(GNSS) 被用于民用和军事域。目前,包括GPS(美国),格洛纳斯 (俄罗斯),伽利略(欧洲),BDS-1 / 2(中国)等在全球范围内已经可操作的美国全球定位系统(GPS)和俄罗斯GLONASS 可以同时提供导航和通信服务中国BDS-1(也称为指南针) 在中国已成功应用。在 2012年,中国宣布BDS-2开始提供亚太地区服务[1]。在未来,卫星导航接收器将使用不同的卫星导航系统提高定位准确性和可靠性提供多模操作。因此,多波段GNSS天线 GNSS接收器的迫切求。近,GNSS天线研究引起了极大的关注, 已类型的GNSS天线,包括微带天线,螺旋天线等。[2]-[10]。然而,大多数GNSS天线只能覆盖 单[2]-[4]或操作在一个单一的模式[5]-[9]。提出了[10]能够在GPS、GLONASS, BDS-2天线此外,尚未覆盖BDS-1上行l波段和 下行的s波段。 GPS、GLONASS BDS-1,和BDS-2第二部分描述了包括GNSS天线设计,第三部分介绍和讨论了实验结果 第四节。 , 侧向方向辐射增益 [1],[11]。众所周知,堆叠支持多波段操作[4],堆叠的设计可以在文献[5]-[7]。GPS L1、GLONASS L1和BDS-2 B1频率接近 ,我们介绍了一法来设计一个与GPS L1、GLONASS L1和BDS-2 B1覆盖 。 因此,我们只需要四个堆叠覆盖所有操作频率范围。此外,环用来减尺寸。[9]和[10]因此, 电感减小,阻抗匹配提高,更广泛的阻抗带宽。应用GNSS的四波段多层环状天线 图2所示。 提出的满足网络的布局。 90带状线平衡变压器四个环形补丁 堆叠实现多波段操作和。实现简单的制造四个补丁互相重叠,没有任何空气间隙从上到下,补丁在BDS-1 s波段,BDS-1 l波段,BDS-2 B3-band, L1和GPS / GLONASS L1 / BDS-2 B1-band分别产生共鸣 。Taconic RF-60描述厚度为3.2毫米相对介电常数为6.15的基底，同时展示在Taconic CER-10上的第二第三块微带片描述厚度为2.5毫米相对介电常数为10的基底。如图1所示，基底的外半径是rs1,rs2,rs3，rs4,同时微带的外半径是rp1，rp2，rp3，rp4.每个微带片通过半径为毫米的双正交探针进行馈电。探针相对于，每个原始的微带片的距离分别是df1，df2，df3，df4。导电材料做成的梯式半径为rc1，rc2，rc3，rc4的空支柱用来减少由于过长通过基底的馈电探针过长诱发产生的电感。微带片和空支柱一起组成了在【3】中报道的出名环状微带天线。聚四氟乙烯基板上打满直径为3.1毫米的通路孔同轴馈电探针穿过空支柱而不是多层基板，这将导致电感的减少。 商业电磁软件Ansoft HFSS 用来设计和优化几何参数。最后，制定的最佳参数如下：rs1=17.0毫米，rs2=22.5毫米，rs3=30.0毫米，rs4=35.0毫米，rp1=12.5毫米，rp2=18.0毫米，rp3=26.0毫米，rp4=31.5毫米，df1=3.5毫米，df2=7.5毫米，df3=12.5毫米，df4=17.8毫米，rc1=1.0毫米，rc2=5.0毫米，rc3=9.5毫米，rc4=15.0毫米。 B相位正交的馈电网络 如图2所示，所划的相位正交的馈电网络的配置包括4个个90带状线平衡变压器Wilkinson功率分配器和一个拥有不同长度的电介质条状线的90度相移器来使每个变换器输出的振幅稳定，相位正交。1,2,3,4号平衡器的输出端口如图1连接到相应的馈电探针上。1,2,3号平衡器的中心频率设计Z到1268MHZ。与此同时，4号平衡器需要同时在GPS L1, GLONASS L2和 BDS-2 B1 的频带上，其中心频率设计为1583MHZ。图3展示了平衡器输出的对于GPS L1/GLONASS L1/BDS-2 B1的相位及振幅。可以观测到在设计相位上可以获得每个平衡器的输出端口的平衡功率分配和符合90度的相位。另外，相比在【9】中提到的微带线，这种带状馈电网络可以更进一步的减小微带片和探针之间的耦合程度。 3.讨论与结果 图4 中显示了所计划的堆叠补丁和相位正交的馈电网络的制造和集成。制造原型的参数安捷伦E8363B网络分析仪测量。图5显示了 模拟和测量参数包括