摘要
由于北斗导航系统辐射的是圆极化信号，具有多个频段信号，而微带天线可以较好地实现圆极化和多频特性，为了满足导航天线的需求，本文对微带导航天线的圆极化和双频特性的实现进行了研究分析，主要工作内容如下： (1)设计了一种工作在北斗B1和B2双频段的圆极化微带天线。在单层辐射贴片的设计基础上利用层叠式结构实现双频辐射特性，通过对两层贴片添加微扰元实现圆极化辐射，对上下两层贴片进行不同的开槽实现小型化。所设计天线两个频段的阻抗带宽分别为48.13MHz和78.22MHz,驻波比带宽分别为51.1MHz和84MHz,轴比波束宽度分别为192°和228°,天线的轴比、方向图、增益性能良好。在同等复杂度下，天线的阻抗带宽和圆极化性能更优，具有较宽的轴比波束，有利于更多定位信息的获取。 (2)设计了一种应用于北斗L和S双频段的双圆极化微带天线。天线由两层方形贴片层叠实现双频辐射特性，通过在两层贴片的对角位置切去不同大小的扇形，使得L频段达到左旋圆极化辐射，S频段达到右旋圆极化辐射。通过仿真优化，得到两个频段的阻抗带宽分别为96.6MHz和147MHz,驻波比带宽分别为92.4MHz和100.6MHz,轴比波束宽度分别为140°和120°。 (3)为了提高天线的增益及带宽等性能，设计了超表面结构。利用超表面结构特性提高圆极化双频天线的驻波比带宽、轴比、方向图等，加载超表面的天线较原来的天线在低频段的阻抗带宽增加了35.7MHz,驻波比带宽增加了33.6MHz,峰值增益增加了3.05dBi,并且圆极化性能表现更好，天线在高频段的性能保持良好。通过将一种圆极化超表面加载到微带天线上方，实现微带天线由线极化辐射转化到圆极化辐射，工作中心频率为1.575GHz,阻抗带宽为74.1MHz,在工作频段内实现良好的圆极化特性。 所设计的圆极化双频微带天线结构简单，性能良好，加载超表面的双频圆极化天线设计方法为北斗导航终端天线的研究提供了一种可行的设计方案。
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