GPS天线及其双频技术的研究与设计

发布时间：2017-04-09 21:03

  本文关键词：GPS天线及其双频技术的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着全球定位系统(Global Positioning System, GPS)的不断发展,该系统的终端天线面临着更多的挑战。因此对该终端天线的研究成了科研的焦点。GPS频段主要包括GPS L1 (1575.42MHz)和L2 (1227.6MHz)频段。而微带圆极化天线是该天线最常用的形式。本文旨在GPS频段的单频和双频微带圆极化天线的研究和设计。论文的主要工作分为以下几个部分。1、论文对圆极化天线的国内外发展现状进行了介绍。并介绍了实现圆极化的螺旋天线和微带天线、圆极化天线的多频段技术。阐述了微带天线的相关理论,天线分析常用的理论方法和圆极化技术的实现方法。2、设计了一款基于缺陷地结构(Defected Grounded Structure, DGS)的GPS天线。该天线应用在GPS L1频段。利用同轴探针对天线进行馈电。天线使用的圆极化机理是在两个斜对角上形成幅度相同,相位相差90度的正交模。实现的途径是沿对角线开矩形槽和圆形槽,以此形成圆极化波。另外为了增加天线的带宽和增益,在接地板上刻蚀了E字形槽的DGS结构。研究表明,在接地板上刻蚀E字形槽的DGS结构后天线的-10dB阻抗带宽和增益都有所增加。其中,带宽增加了0.61%,增益增加了0.61 dB。最后,对该天线进行了加工和测试,测试的结果与仿真结果存在微小偏差,论文对偏差进行了分析。3、设计了一款GPS层叠结构的双频圆极化天线。该天线应用在GPS L1和L2频段。天线的馈电方式是同轴探针馈电。馈电探针直接对上层贴片进行馈电,下层贴片的馈电通过与上层贴片之间的耦合实现。两个贴片分别能单独实现圆极化,最后组合在一起,形成层叠结构的双频圆极化天线。该天线的-10dB带宽分别是3.7%和5.2%。3dB圆极化带宽分别是0.855%和0.73%。对该天线进行了加工和测试,测试的结果与仿真的结果存在微小偏差,文中详细分析了偏差的原因。经过多次改进,天线基本上满足了要求,并给出了天线仿真和调试的一般经验。
【关键词】：GPS 微带天线 圆极化 双频 轴比
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P228.4;TN820
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 选题背景及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.3 论文主要工作内容及安排12-13
• 第二章 GPS天线的理论基础13-33
• 2.1 微带天线的理论知识13-18
• 2.1.1 微带天线概述13
• 2.1.2 微带天线的分类和辐射机理13-15
• 2.1.3 微带天线的基本性能参数15-18
• 2.2 微带天线的设计理论18-21
• 2.2.1 天线馈电方式介绍18-20
• 2.2.2 基本参数设计20-21
• 2.3 微带天线的分析方法21-28
• 2.3.1 传输线理论模型21-23
• 2.3.2 腔模理论模型23-28
• 2.3.3 全波分析方法28
• 2.3.4 有限元法28
• 2.4 微带天线圆极化技术28-32
• 2.4.1 微带天线圆极化理论28-30
• 2.4.2 微带天线的圆极化实现30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 基于DGS结构的GPS天线的设计33-46
• 3.1 引言33
• 3.2 天线结构设计33-36
• 3.3 仿真与优化结果分析36-45
• 3.3.1 仿真结果分析36-40
• 3.3.2 增加E字槽前后的结果对比40-41
• 3.3.3 天线的优化结果分析41-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 GPS双频圆极化层叠天线的设计46-58
• 4.1 引言46
• 4.2 层叠天线结构设计46-48
• 4.3 仿真结果分析48-51
• 4.4 天线的参数分析51-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 天线的加工和测试58-65
• 5.1 加工和测试环境介绍58-59
• 5.2 基于DGS结构的GPS天线的加工和测试结果59-61
• 5.3 GPS双频层叠天线的加工和测量61-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 全文总结65
• 展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间研究成果71

【参考文献】

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本文编号：296089