小型化多层北斗卫星导航天线研究

发布时间：2017-04-20 13:21

  本文关键词：小型化多层北斗卫星导航天线研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代无线通信事业的发展，卫星导航定位系统在国防工业中以及人们的日常生活中发挥了越来越大的作用，因此世界各国都在研制发展自己的卫星导航系统。随着系统应用要求的不断提高，卫星接收机的整体性能在不断提高，而天线是接收机系统中关键部件，天线自身性能的优劣对整个系统的影响至关重要，，为了满足系统日益提高的对卫星接收机的要求，天线正向着小型化、多频带以及集成化的方向发展。 本文针对北斗卫星手持终端为工程应用背景，借鉴和总结了前人的设计经验，设计了三频层叠式微带天线，并创造性的对多层PCB工艺的四臂螺旋天线和基于LTCC工艺的四臂螺旋天线展开研究以及设计工作，本文研究内容主要分为以下几个部分： 首先介绍了微带天线和四臂螺旋天线的基本理论以及分析方法，讨论分析了微带天线小型化技术，同时分析了四臂螺旋天线设计方法和小型化技术。根据单馈法以及双馈法实现圆极化的工作原理，设计完成了覆盖B3，L，S频段的三层层叠式微带天线，通过实验室现有条件进行手工组装调试从而大大降低了多频段微带天线的设计加工成本并取得了良好的效果，此款天线可应用于手持终端以实现定位和短报文通信功能，为北斗二代多频天线提供了一种低成本的产品化的借鉴。 另外，针对手持接收设备对天线日益小型化和集成化的要求，基于介质加载四臂螺旋天线对于天线小型化改善的思路，设计完成了一种新型的基于多层PCB工艺的四臂螺旋天线，天线成品法向尺寸只有7mm且性能稳定可靠，与介质加载类型的螺旋天线法向尺寸过大的典型三维结构而言，创造性地将传统三维结构的四臂螺旋天线设计成准二维的平面的结构，同时天馈系统一体化集成度高，成本低，可靠性高，对于改善传统四臂螺旋天线体积过大不易系统集成以及加工困难一致性差等缺点提供了一种可靠的解决方法，同时为北斗卫星终端导航天线提出了一个新的设计思路。 最后，在多层PCB工艺四臂螺旋天线的设计原理和思路的基础之上，结合LTCC技术设计了基于LTCC工艺的四臂螺旋天线并对这种结构的天线的相关参数进行了研究初探。设计的天线的三维尺寸为40mm×40mm×2.6mm，实现了小型化的同时对四臂螺旋天线的平面化和集成化研究具有重要的参考价值，同时对于探索出适用于日益小型化集成度高的手持设备天线解决方案具有重要的创新意义。
【关键词】：北斗卫星导航天线 微带天线 四臂螺旋天线 多层PCB工艺 LTCC工艺
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN965.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 研究背景和选题意义11-12
• 1.2 卫星导航天线的研究现状12-16
• 1.2.1 卫星导航应用中的微带天线13-14
• 1.2.2 卫星导航应用中的四臂螺旋天线14-16
• 1.3 论文主要工作和创新点16-18
• 第2章 相关基本理论18-35
• 2.1 概述18
• 2.2 微带天线相关理论18-25
• 2.2.1 微带天线的基本概念和辐射场18-20
• 2.2.2 微带天线的分析方法20-25
• 2.3 小型化微带天线实现方法25-27
• 2.4 四臂螺旋天线相关理论27-32
• 2.5 四臂螺旋天线设计及小型化实现方法32-34
• 2.5.1 四臂螺旋天线设计32
• 2.5.2 小型化四臂螺旋天线解决方法32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 一款小型化北斗手持终端多频微带天线35-48
• 3.1 概述35
• 3.2 技术指标和设计方法35-37
• 3.2.1 技术指标35-36
• 3.2.2 设计方案36-37
• 3.3 天线的仿真设计37-42
• 3.4 天线组装和调试42-45
• 3.5 天线测试45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 一款基于多层 PCB 技术的北斗四臂螺旋天线48-65
• 4.1 概述48
• 4.2 多层 PCB 技术简介48-51
• 4.3 技术指标和设计方法51-52
• 4.3.1 技术指标51
• 4.3.2 设计方法51-52
• 4.4 天线的设计仿真52-57
• 4.5 重要参量对天线性能的影响57-59
• 4.6 天线的测试59-63
• 4.6.1 天线的测试59-62
• 4.6.2 误差分析62-63
• 4.7 小型化探索63-64
• 4.8 本章小结64-65
• 第5章 基于 LTCC 工艺的小型化四臂螺旋天线65-74
• 5.1 概述65
• 5.2 LTCC 工艺简介65-67
• 5.3 设计方案67-68
• 5.4 天线的仿真68-71
• 5.5 重要参量对天线性能的影响71-73
• 5.6 本章小结73-74
• 第6章 总结和展望74-77
• 参考文献77-79
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单79-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 吴晓燕;梅顺良;吴辉;;新型曲折线全向型陶瓷天线及阵列的设计与仿真测试[J];通信技术;2009年01期

2 沈亮;钟顺时;许赛卿;;小型化介质加载方形四臂螺旋天线[J];无线通信技术;2007年02期

3 徐伯健;商锋;;高介电常数的介质微带天线频带宽度展开方法[J];西安邮电学院学报;2010年03期

4 张耀东;张介秋;屈绍波;;一种高介GPS微带天线的设计与研究[J];现代电子技术;2012年03期

5 陈世钗;刘光聪;蒋洪平;薛伟;张龙;马晋毅;刘锦;刘春蓉;;基于LTCC工艺双频GPS陶瓷微带天线研究[J];压电与声光;2011年02期

  本文关键词：小型化多层北斗卫星导航天线研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：318782