宽带小型化四臂螺旋天线的研究

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1、西安电子科技大学硕士学位论文宽带小型化四臂螺旋天线的研究姓名：徐挺威申请学位级别：硕士专业：电磁场与微波技术指导教师：谢拥军20100101摘要随着现代无线通信事业的发展，卫星导航定位系统在人类社会生活中起着的作用已经越来越重要。全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)在民用及军事领域内具有广泛的应用。近年来GPS定位技术在民用领域得到迅速发展，特别是在车辆导航和移动电话定位这两个方面。而研究卫星定位系统终端使用的天线具有重要的价值与意义，特别是天线的宽带化、小型化技术。在众多的天线形式当中，四臂螺旋天线由于具有良好的宽波束圆极化特性，满足卫星定位系统

2、接收天线要求。本文主要设计了三种用于卫星导航定位系中的四臂螺旋天线，同时给出了螺旋天线的设计过程以及实验和仿真结果。论文主要包括以下内容：首先，综述了卫星导航定位系统的发展和现状，介绍了卫星定位系统天线的技术要求及常用的天线形式，并对最常用的微带天线及四臂螺旋天线的特性进行了对比。第二，详细讨论四臂螺旋天线的物理结构及工作原理，总结了四臂螺旋天线的宽带化、小型化技术的发展现状。第三，设计了一种新颖的宽带四臂螺旋天线。该天线使用宽带微带巴伦及威尔金森功分器进行馈电，馈电网络包裹在天线内部节省了安装空间。天线工作在GPS频段，中心频率为1．575MHz，波束极化形式为右旋圆极化。我们使

3、用AnsoftHFSSll．0软件对天线模型进行了仿真研究，波束宽度达150度，波束宽度内轴比小于3dB。Sll小于．10dB的带宽达到0．82GHz至2．62GHz。天线在很宽的频带内具有良好的宽波束圆极化特性。第四，设计了一种带有新型馈电网络的宽带角锥四臂螺旋天线，其波束宽度为150度，波束宽度内轴比小于3dB，Sll小于一10dB的相对带宽达39，7％，3dB轴比带宽达到22％。另外还设计了一种采用平行折叠式螺旋臂的小型化圆柱印刷四臂螺旋天线，其波束宽度为120度，波束宽度内轴LLd,于3dB，SlI小于．10dB的带宽及3dB轴比带宽均达10．5％，实现了宽带小型化。关键词

4、：四臂螺旋天线圆极化宽波束共形馈电网络全球卫星定位系统AbstractSatellitenavigationandpositioningsystemisplayingamoreandmoreimportantroleinhumandailylifeasthefastdevelopmentofmodemwirelesscommunication．GPS(GlobalPositioningSystem)iswidelyusedincivilianandarmyuse．Recently,GPStechnologyhasbeendevelopedenormouslyincivilianus

5、e，especiallyinvehiclenavigationandmobilephonepositioning．So，itisveryimportantforUStodosomeresearchonthesatellitenavigationandpositioningsystemantennaespeciallyonthebroadbandizationandminiaturizationtechnology．Thequadrifilarhelixantennasatisfiestherequirementofsatellitenavigationandpositionings

6、ystemantennaforitswidebeamandgoodcircularlypolarizedcharacteristics．Threekindsofcircularlypolarizedhelixantennasforsatellitenavigationandpositioningsystemsarepresentedinthisthesis．Thetheory,detailedprocessesofdesignsandexperimentalresultsareintroduced．Thisthesismainlycolludesthefollowingfourpa

7、rts：Firstly,theperviousprogressandpresentsituationofthesatellitenavigationandpositioningsystemaresurveyed．Themainantennastyleandtechnologytargetarediscussed．Thecharacteristicsofthemicrostripantennaandthequadrifilarhelixantennaarecompare