本文關(guān)鍵詞：一種高精度GNSS測量型天線的研究

  更多相關(guān)文章： 衛(wèi)星導(dǎo)航 圓極化 多徑效應(yīng) 相位中心

【摘要】：隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的不斷進(jìn)步和廣泛應(yīng)用,對于全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中測量型終端的研究是目前科研工作的熱點,而高精度測量型天線又是測量系統(tǒng)的重要組成部分。本文以此為背景對高精度測量型天線的相關(guān)技術(shù)展開研究。在天線設(shè)計中考慮了相位中心穩(wěn)定度、低仰角增益、多徑效應(yīng)的抑制等幾項影響高精度測量型天線測距精度的重要指標(biāo),對能夠有效抑制多徑效應(yīng)的扼流圈做了詳細(xì)研究。由于設(shè)計的天線單元極化方式為線極化,需要通過移相網(wǎng)絡(luò)對天線兩個單元振子饋電以實現(xiàn)右旋圓極化。由于定向耦合器具有插損小、承受功率高、相位穩(wěn)定度高、易于實現(xiàn)寬頻帶的優(yōu)良特性,因此本設(shè)計中采用寬帶3dB定向耦合器來對天線單元饋電。全文分為以下幾部分:第一部分介紹了全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的應(yīng)用,高精度測量型天線的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀,重點介紹了相位中心和抑制多徑兩項影響測距精度的重要指標(biāo)。第二部分對本文所采納的對稱振子天線形式做了重要研究論述,包括對稱振子天線的設(shè)計,性能參數(shù);介紹了帶狀線相關(guān)內(nèi)容,帶狀線的線寬及走線長度的計算方法,帶狀線耦合器的設(shè)計思路及方法。分別建立了相位中心和多徑分析模型,得到了提高相位中心穩(wěn)定度,抑制多徑信號的傳輸是提高測量型天線測距精度的兩個重要途徑。第三部分設(shè)計了寬帶GNSS測量型天線的天線體,研究了天線尺寸變化對性能指標(biāo)帶來的影響,使天線在較寬頻帶內(nèi)性能良好,軸比3dB以下的波束寬度達(dá)到了120?,并且具有較高的低仰角增益;設(shè)計了寬頻帶3dB定向耦合器,采用三節(jié)耦合線使耦合器可以工作在較寬的頻帶內(nèi),經(jīng)過測試,耦合器耦合度為3dB,幅度平衡度為0.2dB;相位差為90?,誤差小于2?;端口隔離較好,大于22dB,實現(xiàn)了等功率分配及90?的移相功能。第四部討論了扼流圈的分析模型,對扼流圈的幾種分析模型做了詳細(xì)介紹,得到了扼流圈的尺寸設(shè)計原則。創(chuàng)新性地提出了采用扼流槽寬度和槽深漸變的扼流圈模型來實現(xiàn)扼流圈在較寬頻帶內(nèi)對多徑效應(yīng)的抑制。采用HFSS仿真軟件對扼流圈中影響天線性能的尺寸參數(shù)進(jìn)行了仿真優(yōu)化,經(jīng)過理論計算及仿真得出的規(guī)律設(shè)計了兩款3D扼流圈,并且對扼流圈性能做了對比。仿真結(jié)果表明扼流槽由內(nèi)向外逐級升高的V字形扼流圈的低仰角增益略優(yōu)于扼流槽由內(nèi)向外逐級降低的金字塔狀扼流圈。制作了扼流圈實物,將天線安裝在扼流圈上測試了駐波比、方向圖、軸比、相位中心穩(wěn)定度。得到結(jié)論為:(1)天線安裝到扼流圈上在低仰角增益略微降低的情況下降低了天線的后向增益,說明扼流圈有效的抑制了多徑效應(yīng);(2)天線安裝在扼流圈上對天線整體的相位中心影響不大。本文設(shè)計的天線滿足GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的1B、2B、3B、1L、2L、3L、1G七個頻段,具有很好的工程應(yīng)用價值,對于扼流圈技術(shù)的研究及實現(xiàn)較寬頻帶內(nèi)的多徑信號抑制提供了理論基礎(chǔ)及設(shè)計思路。
【關(guān)鍵詞】：衛(wèi)星導(dǎo)航 圓極化 多徑效應(yīng) 相位中心
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN965.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號對照表12-13
• 縮略語對照表13-16
• 第一章 緒論16-22
• 1.1 研究背景16-18
• 1.2 研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 本文的內(nèi)容安排20-22
• 第二章 相關(guān)理論及性能指標(biāo)的分析22-40
• 2.1 天線形式分析22-24
• 2.1.1 對稱振子天線理論22-24
• 2.1.2 對稱振子的圓極化技術(shù)24
• 2.2 帶狀線耦合器的理論分析24-31
• 2.2.1 帶狀線理論25-27
• 2.2.2 帶狀線的性能參數(shù)27
• 2.2.3 耦合器的概念27-28
• 2.2.4 定向耦合器的性能參數(shù)28-29
• 2.2.5 耦合帶狀線的設(shè)計29-31
• 2.2.6 寬帶 3dB耦合器的設(shè)計與實現(xiàn)31
• 2.3 天線的性能指標(biāo)分析31-38
• 2.3.1 相位中心32-34
• 2.3.2 相位中心的修正34
• 2.3.3 多徑效應(yīng)分析34-36
• 2.3.4 載波相位誤差36-37
• 2.3.5 載波幅度誤差37
• 2.3.6 多徑抑制指標(biāo)37-38
• 2.4 本章小結(jié)38-40
• 第三章 天線體及定向耦合器的設(shè)計40-60
• 3.1 引言40
• 3.2 天線體的設(shè)計40-50
• 3.2.1 設(shè)計指標(biāo)40
• 3.2.2 天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計40-46
• 3.2.3 仿真結(jié)果46-48
• 3.2.4 天線的實測結(jié)果及分析48-50
• 3.3 帶狀線耦合器的設(shè)計50-57
• 3.3.1 設(shè)計基本指標(biāo)50-51
• 3.3.2 帶狀線耦合器的結(jié)構(gòu)和尺寸分析51-52
• 3.3.3 帶狀線耦合器的仿真52-54
• 3.3.4 耦合器實測與分析54-57
• 3.4 本章小結(jié)57-60
• 第四章 扼流圈的研究與設(shè)計60-78
• 4.1 引言60
• 4.2 扼流圈模型分析60-61
• 4.3 扼流圈結(jié)構(gòu)設(shè)計61-72
• 4.3.1 仿真分析61
• 4.3.2 扼流圈尺寸參數(shù)對天線整體性能的影響61-68
• 4.3.3 扼流圈的優(yōu)化設(shè)計68-72
• 4.4 天線實測與分析72-76
• 4.5 本章小結(jié)76-78
• 第五章 總結(jié)與展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 致謝84-86
• 作者簡介86-87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：844172