本文關(guān)鍵詞：基于電磁帶隙結(jié)構(gòu)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)寬帶天線設(shè)計　出處：《大連海事大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的導(dǎo)航系統(tǒng),共有三個頻段(1207.14士10.23MHz、1268.52±10.23MHz 和 1561.098±2.046MHz),其極化方式均為右旋圓極化。天線作為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的終端器件,負(fù)責(zé)發(fā)射和接收電磁波信號,其性能好壞直接影響整個系統(tǒng)的通信質(zhì)量,因此,研究能夠覆蓋北斗二代所有頻段、性能良好的寬帶圓極化天線具有十分重要的意義。在導(dǎo)航天線的設(shè)計過程中,除了可以通過改變天線自身結(jié)構(gòu)的方法來提升天線的性能之外,還可以通過加載外部結(jié)構(gòu)來對其進行優(yōu)化設(shè)計。由于將電磁帶隙結(jié)構(gòu)(EBG)運用到天線上可以降低表面波在襯底邊緣產(chǎn)生的旁瓣和后瓣電平、增加天線的前后輻射比、改善天線方向圖、提高天線增益,因此,本文致力于研究北斗二代導(dǎo)航天線及應(yīng)用于該天線的電磁帶隙結(jié)構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)方法,主要工作和成果包括以下幾點:(1)設(shè)計了一款應(yīng)用于北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)頻段的多頻電磁帶隙結(jié)構(gòu)。通過在蘑菇型電磁帶隙結(jié)構(gòu)的貼片上開凹槽的方法實現(xiàn)了多頻阻帶特性,并利用懸置微帶線法對該結(jié)構(gòu)進行了測試和驗證。測試結(jié)果表明,該結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出三個不同的阻帶,分別是1.15～1.29GHz、1.38～1.45GHz和1.5～1.655GHz,其中,第一阻帶和第三阻帶共同覆蓋了北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的三個頻段,完成了預(yù)期要求。(2)設(shè)計了一款共面波導(dǎo)饋電的微帶圓極化天線。通過在矩形寬槽天線上加載十字枝節(jié)和開T形縫隙的方法實現(xiàn)寬頻圓極化,經(jīng)過理論計算和大量參數(shù)調(diào)試,得到天線的性能指標(biāo)為:中心頻率1.4GHz,阻抗帶寬約為630MHz,阻抗相對帶寬約為45%;3dB軸比帶寬約為450MHz,3dB軸比相對帶寬約為32%;最大增益為2.04dBi;交叉極化鑒別率約為-35dB。該天線覆蓋了北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的全部三個頻段,最終達(dá)到了設(shè)計要求。(3)設(shè)計了一款縫隙耦合饋電的寬頻圓極化天線。首先設(shè)計了一款移相90度的寬頻移相網(wǎng)絡(luò),然后通過縫隙耦合的方式給上方兩層圓形輻射貼片饋電。該天線的中心頻率為1.35GHz,阻抗帶寬約為550MHz,軸比在1.16GHz到1.62GHz頻段內(nèi)均小于3dB,最大增益為5.4dBi,交叉極化鑒別率約為-20dB,實現(xiàn)了覆蓋北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)全部三個頻段的寬頻圓極化特性。(4)將所設(shè)計的電磁帶隙結(jié)構(gòu)加載到了所設(shè)計的兩款寬帶圓極化天線上,通過調(diào)節(jié)天線與電磁帶隙結(jié)構(gòu)的距離來找到最佳的加載位置,由于電磁帶隙結(jié)構(gòu)的頻率帶隙特性,使得天線的反向電磁波無法傳輸,因此減小了能量損失,進而提升了天線的一些性能。最終成功的通過加載電磁帶隙結(jié)構(gòu)使兩款天線的阻抗帶寬分別增加了 50MHz和100MHz,增益提升了1dBi和1.6dBi,并且方向性圖有所改善。本文采用的是理論設(shè)計與電磁仿真軟件優(yōu)化相結(jié)合的方法進行設(shè)計,并進行了實物的加工和測試來驗證設(shè)計結(jié)果。測試結(jié)果表明,兩款天線均實現(xiàn)了覆蓋北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)全部三個頻段的寬頻圓極化特性,并且通過加載電磁帶隙結(jié)構(gòu),增大了天線的帶寬,提升了天線的增益,并且改善了天線的方向性圖。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN965.2

【參考文獻(xiàn)】

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2 王琦;;現(xiàn)代矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)與測量[J];實驗技術(shù)與管理;2006年02期

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本文編號：1334004