發(fā)布時(shí)間：2018-08-18 08:20

【摘要】：目前同時(shí)存在多種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),包括GPS,Galileo、GALLONASS以及我國(guó)的北斗導(dǎo)航。如果能夠同時(shí)在兩個(gè)或多個(gè)導(dǎo)航模式工作,將有效改善導(dǎo)航系統(tǒng)的性能和兼容性。為此,需要應(yīng)用天線的多頻技術(shù)。針對(duì)微帶天線的小型化技術(shù)和多頻技術(shù)進(jìn)行研究分析和總結(jié),本文提出一種雙層貼片組成的疊層結(jié)構(gòu)天線,對(duì)上層貼片饋電,對(duì)下層貼片通過(guò)電磁耦合饋電,同時(shí)工作在GPS的L1頻段和GALLONASS的L2頻段。首先介紹了微帶天線工作原理,分析了其輻射機(jī)理與常用饋電方法,分析了天線的多頻技術(shù)、寬帶技術(shù)在天線的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,以及實(shí)現(xiàn)圓極化的方法和設(shè)計(jì)過(guò)程。根據(jù)天線設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù),提出天線模型,并運(yùn)用電磁仿真軟件HFSS分析了天線特性,重點(diǎn)研究了天線的各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)天線特性的影響及設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化。其中,主要分析了影響天線駐波比的兩個(gè)因素,饋電位置和基片厚度,通過(guò)參數(shù)優(yōu)化,使天線的帶寬和駐波比等參數(shù)符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。通過(guò)仿真天線的輻射方向圖結(jié)果,分析其圓極化性能,重點(diǎn)分析天線的切角微擾尺寸對(duì)圓極化特性軸比特性的影響,并優(yōu)化分析了天線切角尺寸參數(shù),使天線的帶寬在雙頻工作頻段。此時(shí)天線的工作帶寬和軸比帶寬在要求范圍內(nèi),并且輻射電磁波為右旋圓極化波。為了進(jìn)一步展寬天線帶寬,優(yōu)化參數(shù)結(jié)果,滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,通過(guò)分析基片和厚地板面積兩個(gè)參數(shù)對(duì)帶寬的影響,并通過(guò)優(yōu)化這兩個(gè)參數(shù),改進(jìn)天線的介質(zhì)基片的結(jié)構(gòu),改善了天線的特性�？紤]到實(shí)際安裝環(huán)境可能存在反射波,還對(duì)天線在帶反射板的條件下進(jìn)行建模仿真,并總結(jié)得出反射板存在影響天線輻射電磁波。此外,基于敏感度分析,研究了天線性能對(duì)天線設(shè)計(jì)參數(shù)的敏感程度;基于統(tǒng)計(jì)分析,研究了天線加工公差對(duì)天線性能的影響。根據(jù)優(yōu)化后的設(shè)計(jì)參數(shù)制作實(shí)物,并在電波暗室環(huán)境下,在有無(wú)金屬反射板的兩種情況下,測(cè)量了在天線的回波損耗、駐波比與方向圖等相關(guān)參數(shù),分析了天線實(shí)際參數(shù)性能與仿真結(jié)果的差異原因,測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的有效性。
[Abstract]:At present, there are many satellite navigation systems, including GPS Galileo GALLONASS and Beidou navigation in China. If you can work in two or more navigation modes at the same time, you will effectively improve the performance and compatibility of navigation systems. Therefore, it is necessary to apply the multi-frequency technique of antenna. The miniaturization technology and multi-frequency technology of microstrip antenna are analyzed and summarized. In this paper, a laminated antenna composed of double-layer patch is proposed, which feeds the upper layer patch and the lower layer patch through electromagnetic coupling. It also works in L1 band of GPS and L2 band of GALLONASS. Firstly, the working principle of microstrip antenna is introduced, the radiation mechanism and common feeding method are analyzed, the multi-frequency technology of antenna, the application of broadband technology in antenna design, and the method and design process of realizing circular polarization are analyzed. According to the related technology of antenna design, the antenna model is put forward, and the antenna characteristics are analyzed by using electromagnetic simulation software HFSS. The influence of antenna design parameters on antenna characteristics and the optimization of design parameters are studied emphatically. Two factors affecting the antenna standing wave ratio (VSWR), feed position and substrate thickness, are analyzed, and the bandwidth and VSWR parameters are optimized to meet the design requirements. By simulating the radiation pattern of the antenna, the circular polarization performance is analyzed, and the influence of the shearing angle perturbation size on the axial ratio characteristics of the circular polarization characteristic is analyzed, and the parameters of the antenna tangent angle dimension are optimized. Make the bandwidth of the antenna work in the dual frequency band. The operating bandwidth and axial ratio bandwidth of the antenna are within the required range, and the radiated electromagnetic wave is a right-handed circular polarization wave. In order to further widen the antenna bandwidth, optimize the results of the parameters and meet the design requirements, by analyzing the influence of the substrate and the area of the thick floor on the bandwidth, and by optimizing these two parameters, the structure of the dielectric substrate of the antenna is improved. The characteristics of the antenna are improved. Considering that there may be reflected waves in the actual installation environment, the antenna is modeled and simulated under the condition of the reflector, and it is concluded that the reflector has an effect on the radiation electromagnetic wave of the antenna. In addition, the sensitivity of antenna performance to antenna design parameters is studied based on sensitivity analysis, and the effect of antenna processing tolerance on antenna performance is studied based on statistical analysis. According to the optimized design parameters, the parameters such as echo loss, standing wave ratio and pattern of antenna are measured in the environment of anechoic chamber and without metal reflector. The reasons for the difference between the actual antenna parameters and the simulation results are analyzed. The test results are in good agreement with the simulation results, and the effectiveness of the design scheme is verified.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN965.2

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