基于北斗卫星导航系统的高精度相位中心天线研究

发布时间：2020-04-23 19:44

【摘要】：随着需求的提升和应用场景的丰富,高精度卫星导航系统得到了更加深入的研究与发展,并逐渐成为众多领域未来发展的重要基础之一。高精度相位中心天线作为高精度卫星导航系统的终端天线,其相位中心的稳定性会显著影响系统的定位精度和工作性能,故研究影响其辐射远场相位分布的原因和改善其相位中心稳定性的有效措施将具有重要意义。本文首先简要概括了高精度相位中心天线的研究现状与设计难点,介绍了天线相位中心的相关概念,从理论推导和数值计算的角度分析了天线在远场的相位分布特性,采用从局部到整体的思想和统计的方式加深了对天线相位中心及其评价方式的认识与理解。以高精度卫星导航系统终端天线的主要天线形式——微带天线为例,研究了其馈电方式、导体接地板结构等因素对天线辐射远场圆极化性能和相位分布的影响,并归纳了相关结论和规律。然后针对高精度相位中心天线设计,提出了一种可以改善其远场相位分布,并提升相位中心稳定性的思路和新方案,并基于工作于北斗卫星导航系统B3频段的空气耦合微带天线对该设计方案进行了仿真和实物验证,仿真和测试结果表明了该设计方案的有效性和可行性。主要内容如下:第一,综述了高精度卫星导航系统及其终端天线的发展与研究现状,介绍了天线相位中心的相关概念及其评价方式,总结了高精度相位中心天线的实现形式及其研究方向和难点。第二,依据天线相位中心分析模型,采用理论推导和数值计算的方式分析了天线在辐射远场的相位分布,结合从局部到整体的思想和统计的分析方法,总结了关于天线相位中心及其评价方式的新认识和理解。第三,针对实现圆极化辐射的多点均匀馈电技术,介绍了其工作原理和实现方式,基于该技术仿真分析了不同馈电方式对微带天线远场辐射性能的影响,建立了天线圆极化辐射性能与相位中心稳定性之间的联系,总结了两者的影响关系。第四,基于微带天线导体接地板的结构对天线远场相位分布及相位中心稳定性的影响,针对高精度相位中心天线设计,提出了一种可改善天线远场相位分布及相位中心稳定性的设计思路和新方案,并结合空气耦合的微带天线对该方案进行了仿真验证和导体接地板结构的参数分析。第五,设计并加工了一款工作于北斗卫星导航系统B3频段的高精度相位中心天线及其馈电网络,仿真和测试结果表明了该设计方案的有效性和可行性,为高精度相位中心天线的研制提供了一种新思路。第六,总结本文工作和主要内容,并提出后续的研究方向。
【图文】：

某φ切面天线等效相位中心模型示意图

天线结构示意图
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN820;TN967.1

【参考文献】

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本文编号：2638081