基于卫星导航系统的测量天线研究

发布时间：2019-04-08 13:35

【摘要】：在卫星导航系统高精度测量中,相位中心和多径效应是误差的主要来源。本文基于这一背景,从微带天线入手,分析天线的相位中心和多径抑制,主要研究相位中心的推导计算和验证、扼流圈天线的多径抑制以及加载电磁带隙结构微带天线的多径抑制。本文的主要内容可概括为以下几个方面:1.以卫星导航高精度测量天线为要求,设计了双馈电点的右旋圆极化微带天线。该天线工作频率为1.561GHz,极化方式为右旋圆极化,在仰角10°以上轴比小于4dB。2.推导天线相位中心与远场相位分布的关系式,计算出最小二乘法意义下的三维及二维视在相心,利用远场相位分布数据结合MATLAB求解视在相心的位置,对求解的位置进行验证。求解出的视在相心的位置对天线位置修正前后相位分布起伏量分别为9.53度和0.84度,证明了求解位置的准确性。3.采用表面阻抗模型分析扼流圈,得到扼流圈尺寸的一般选取参考,分别设计了二维和三维扼流圈天线,分析比较二维和三维扼流圈天线及单独微带天线的抗多径能力和相位分布起伏,结果表明二维扼流圈天线具有很强的多径抑制能力,三维扼流圈天线具有较强的多径抑制能力,同时具有与单独微带天线基本相同的相位分布。4.研究了电磁带隙结构的两个特性:频率带隙特性和相位带隙特性,并利用频率带隙特性的抑制表面波性能设计了具有多径抑制能力的加载电磁带隙结构的微带天线。分析比较了加载电磁带隙结构的微带天线与二维和三维扼流圈天线及单独微带天线的抗多径能力,结果表明加载电磁带隙结构的微带天线具有与三维扼流圈天线基本相同的多径抑制能力,但是却有尺寸小、质量轻等小型化的优势。
[Abstract]:In the high precision measurement of satellite navigation system, the phase center and multipath effect are the main sources of error. Based on this background, this paper analyzes the phase center and multipath suppression of the microstrip antenna, and mainly studies the derivation, calculation and verification of the phase center. Multipath suppression of choke antenna and multipath suppression of loaded electromagnetic bandgap microstrip antenna. The main contents of this paper can be summarized as follows: 1. A right-handed circularly polarized microstrip antenna with doubly-fed points is designed to meet the requirements of high accuracy measurement antenna for satellite navigation. The operating frequency of the antenna is 1.561 GHz, the polarization mode is right-handed circular polarization, and the axial ratio above 10 掳is less than 4dB.2. The relationship between the antenna phase center and the far-field phase distribution is derived, and the three-dimensional and two-dimensional apparent phase centers in the sense of least squares are calculated. The location of the solution is verified by using the far-field phase distribution data combined with MATLAB to solve the apparent position in the phase center. The phase distribution fluctuation before and after the correction of antenna position is 9.53 degrees and 0.84 degrees, respectively, which proves the accuracy of the solution position. 3. The two-dimensional and three-dimensional choke antennas are designed by using the surface impedance model to analyze the chokes, and the general selection of the size of the chokes is obtained. The anti-multipath ability and phase distribution fluctuation of two-dimensional and three-dimensional chokes antenna and single microstrip antenna are analyzed and compared. The results show that the two-dimensional choke antenna has strong multipath suppression ability, and the three-dimensional choke antenna has strong multipath suppression capability. At the same time, it has the same phase distribution as the single microstrip antenna. 4. Two characteristics of electromagnetic bandgap structure are studied: frequency band gap characteristic and phase band gap characteristic, and microstrip antenna with loaded electromagnetic band gap structure with multi-path suppression ability is designed by using the suppression surface wave performance of frequency band gap characteristic. The anti-multipath capability of microstrip antenna loaded with electromagnetic bandgap structure is analyzed and compared with that of two-dimensional and three-dimensional chokes antenna and single microstrip antenna. The results show that the microstrip antenna loaded with electromagnetic bandgap has the same multipath suppression ability as the three-dimensional choke antenna, but it has the advantages of small size and light weight.
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN965.2

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本文编号：2454623