基于EBG结构多模导航天线的设计

发布时间：2017-09-15 14:20

  本文关键词：基于EBG结构多模导航天线的设计

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【摘要】：卫星导航系统是国家经济建设中重要的基础设施,其是继互联网产业之后又一新兴产业,并为将来的物联网与互联网无缝融合提供了物理纽带。目前世界范围内主流的卫星导航系统有我国自主研制的北斗卫星导航系统、美国的GPS全球定位系统、欧洲的Galileo导航系统以及俄罗斯的G LONASS系统。为了更好的兼容各导航系统,提高定位精度,减少单个导航系统的技术约束,于是能同时兼容多个导航系统的卫星接收终端成为目前学术工程界的研究热点。要实现终端的多模工作,就需要设计能同时接收不同导航系统频段的接收天线,因此对于多模接收导航天线的设计需求与日俱增。本文介绍了微带天线的辐射机理及分析方法,研究了EBG结构的表面波带隙特性、相位带隙特性以及极化控制特性,并设计了三款卫星导航终端天线。本文的主要研究工作如下：1.结合微带天线的相关理论,采用贴片边缘加载技术实现圆极化,设计了一款同轴馈电单频双模卫星导航天线。仿真及测试结果表明：天线在L1(1568MHz)频段具有50MHz阻抗带宽,90°仰角增益为2.204dB,轴比小于3dB,覆盖了北斗的B1和GPS的L1频段。2.在单频双模天线的基础上,引入EBG结构,利用其特殊的电磁特性,来提升天线的相关性能,仿真及测试结果表明：天线的性能得到明显改善,阻抗带宽由原来的50MHz提升到85MHz、3dB轴比带宽和增益也有所增加,同时天线的后瓣增益得到了有效抑制。3.在以上两款天线设计基础上,设计了一款基于EBG结构的双频多模卫星导航天线。天线覆盖了北斗系统的B1、B3; GPS系统的L1以及Galileo导航系统的E6频段,仿真及测试结果表明：天线的各项指标均满足导航信号的要求,高低频段的带宽均超过4OMHz,3dB轴比带宽均大于15MHz,主瓣宽度较宽,0dB增益仰角范围达到180°。
【关键词】：导航系统 EBG结构 微带天线 多模
【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】：TN965.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-18
• 1.1 课题的研究背景与意义7-8
• 1.2 卫星导航系统简介8-12
• 1.2.1 GPS全球定位系统8-9
• 1.2.2 GLONASS全球卫星导航系统9-10
• 1.2.3 Galileo欧洲卫星导航系统10-11
• 1.2.4 北斗卫星导航系统11-12
• 1.3 天线的设计指标与要求12-13
• 1.4 多模导航天线研究的国内外概况13-16
• 1.5 本文的主要工作和章节安排16-18
• 第二章 微带天线的基本理论18-27
• 2.1 微带天线的基本理论18-21
• 2.2 微带天线的主要分析方法21-24
• 2.2.1 传输线法21-22
• 2.2.2 谐振腔模型法22-23
• 2.2.3 全波分析法23-24
• 2.3 微带天线的圆极化技术24-26
• 2.3.1 单馈法圆极化24-25
• 2.3.2 多馈法圆极化25-26
• 2.3.3 综合馈电法圆极化26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 EBG结构的理论研究与分析27-41
• 3.1 引言27
• 3.2 EBG表面波带隙特性研究27-31
• 3.3 EBG同相反射特性研究31-38
• 3.4 EBG结构的极化特性研究38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 EBG结构的多模导航天线的设计41-67
• 4.1 单频多模导航天线的设计41-50
• 4.1.1 天线尺寸计算41-43
• 4.1.2 天线的尺寸参数优化43-45
• 4.1.3 天线性能分析45-48
• 4.1.4 实物加工与测试48-50
• 4.2 加载EBG结构的单频双模导航天线的设计50-59
• 4.2.1 天线的结构模型与设计50-51
• 4.2.2 天线的尺寸参数优化51-55
• 4.2.3 天线性能分析55-57
• 4.2.4 实物加工与测试57-59
• 4.3 基于EBG结构的双频多模导航天线的设计59-66
• 4.3.1 天线的结构设计59-61
• 4.3.2 天线性能分析61-64
• 4.3.3 实物加工与测试64-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 总结与展望67-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间研究成果72

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本文编号：857041