發(fā)布時(shí)間：2017-10-14 16:08

  本文關(guān)鍵詞：用于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的圓極化微帶天線及射頻前端設(shè)計(jì)

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【摘要】：衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以為陸地、航空、海事等各領(lǐng)域提供高精度全天候的時(shí)間及空間信息,擁有獨(dú)立的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。我國獨(dú)立研制的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一。由于衛(wèi)星接收功率低,易收到來自各方的干擾,使得抗干擾成為了衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的必備性能。射頻接收通道處于整個(gè)抗干擾模塊的最前端,主要作用是將天線接收到的信號放大并下變頻到較低的頻段,信號接收性能的好壞直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的使用功能。因此,對接收天線和射頻前端的研究就具有了重要意義。衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備的各種應(yīng)用場合中,在保證精度的同時(shí)也希望設(shè)備小又輕,而微帶天線因體積小、重量輕、易于得到各種形式的極化、易集成等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中。另外,圓極化天線特有的抗極化失配、抗多徑效應(yīng)等特性,也使其成為導(dǎo)航系統(tǒng)的首選極化形式。接收機(jī)射頻前端的主要作用是將天線接收到的信號進(jìn)行濾波、放大,使其功率大小適合采樣,并將射頻信號下變頻到穩(wěn)定的中頻信號或基帶信號,方便抗干擾處理模塊進(jìn)行后續(xù)的采樣、抗干擾處理工作,其性能的好壞直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能。本文主要研究了應(yīng)用于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的圓極化微帶天線及射頻前端,從以下幾個(gè)部分進(jìn)行展開:1.介紹了微帶天線的基本理論,針對圓極化的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行討論,并對微帶天線關(guān)注較多的小型化、寬頻帶、寬波束等技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)論述。2.設(shè)計(jì)兩種雙頻帶圓極化微帶天線,一種通過單元形式實(shí)現(xiàn),另一種為陣列形式,工作在北斗的B3頻段以及GPS的L1頻段。為了使結(jié)構(gòu)緊湊,兩種天線均選用了較高介電常數(shù)的介質(zhì)基板并采用層疊結(jié)構(gòu),用雙饋法饋電實(shí)現(xiàn)較好的圓極化性能。單元結(jié)構(gòu)的尺寸為55mm×55mm×6.654mm,陣列結(jié)構(gòu)總體尺寸為160mm*160mm*4.114mm,仿真設(shè)計(jì)滿足指標(biāo)要求。3.運(yùn)用射頻電路基礎(chǔ)理論知識指導(dǎo)射頻前端的設(shè)計(jì),論述射頻前端的基本結(jié)構(gòu)、核心技術(shù)指標(biāo)。采用自上而下的設(shè)計(jì)思路,在比較了各種接收機(jī)結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)后確定接收通道采用超外差式結(jié)構(gòu),再從模塊化的角度根據(jù)指標(biāo)要求選擇每一級芯片,并通過仿真軟件驗(yàn)證鏈路設(shè)計(jì)是否合理。設(shè)計(jì)產(chǎn)生固定點(diǎn)頻的本振信號,使其通過混頻器與射頻信號混頻,實(shí)現(xiàn)射頻前端的下變頻功能。4.根據(jù)射頻前端的理論設(shè)計(jì)方案,結(jié)合具體的尺寸要求進(jìn)行電路制版和腔體外殼設(shè)計(jì),在確定接頭的位置和形式時(shí)考慮射頻前端與天線的對接。經(jīng)過對實(shí)物的調(diào)試,測試結(jié)果基本滿足指標(biāo)要求,鎖相環(huán)輸出穩(wěn)定的1.222GHz本振信號,接收通道總增益47dB。對未達(dá)標(biāo)的參數(shù)進(jìn)行分析,找出原因并提出下一步改進(jìn)方案。
【關(guān)鍵詞】：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 抗干擾 微帶天線 圓極化 接收機(jī) 射頻前端
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN967.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 圓極化微帶天線12
• 1.2.2 衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)12-13
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的微帶天線基本理論15-28
• 2.1 引言15
• 2.2 微帶天線的工作原理15-20
• 2.2.1 微帶天線的輻射機(jī)理16-17
• 2.2.2 微帶天線的分析方法17-20
• 2.3 圓極化微帶天線的實(shí)現(xiàn)20-21
• 2.4 微帶天線的發(fā)展趨勢21-27
• 2.4.1 微帶天線小型化技術(shù)21-23
• 2.4.2 微帶天線頻帶展寬技術(shù)23-24
• 2.4.3 微帶天線波束展寬技術(shù)24-26
• 2.4.4 微帶天線的多功能技術(shù)26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 圓極化微帶天線設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)28-42
• 3.1 引言28
• 3.2 雙頻帶圓極化微帶天線單元設(shè)計(jì)28-33
• 3.3 圓極化小型微帶天線陣列設(shè)計(jì)33-38
• 3.4 微帶天線陣列測試38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)射頻前端的關(guān)鍵技術(shù)研究42-67
• 4.1 引言42
• 4.2 射頻前端基本結(jié)構(gòu)42-45
• 4.2.1 超外差式結(jié)構(gòu)42-44
• 4.2.2 零中頻接收結(jié)構(gòu)44
• 4.2.3 鏡像抑制結(jié)構(gòu)44-45
• 4.3 射頻前端核心技術(shù)指標(biāo)分析45-50
• 4.3.1 噪聲系數(shù)45-46
• 4.3.2 增益系數(shù)46-47
• 4.3.3 非線性影響47-50
• 4.3.4 靈敏度與動態(tài)范圍50
• 4.4 射頻前端下變頻通道總體設(shè)計(jì)方案50-58
• 4.4.1 主要指標(biāo)要求50-51
• 4.4.2 下變頻通道設(shè)計(jì)51-52
• 4.4.3 下變頻通道關(guān)鍵器件選擇52-58
• 4.5 本振單元設(shè)計(jì)58-66
• 4.5.1 鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)58-60
• 4.5.2 鎖相環(huán)路的主要性能指標(biāo)60-61
• 4.5.3 本振單元的實(shí)現(xiàn)61-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第五章 射頻前端的實(shí)現(xiàn)與測試結(jié)果67-75
• 5.1 引言67
• 5.2 射頻前端的實(shí)現(xiàn)67-70
• 5.2.1 腔體外殼設(shè)計(jì)67-69
• 5.2.2 電路圖布局69-70
• 5.3 測試結(jié)果70-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單80-81
• 致謝81

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本文編號：1031968