紧凑型非对称裂缝圆极化gps 天线及其阵列的研究

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1、紧凑型非对称裂缝圆极化GPS天线及其阵列的研究杨程肖绍球高子阳刘昌荣唐明春王秉中（电子科技大学应用物理研究所，成都610054）xiaoshaoqiu@uestc.edu.cn摘要：本文提出了一种新型紧凑非对称裂缝圆极化GPS天线。仿真结果表明：该天线工作在1575MHz，对应的整体尺寸：0.255λ0×0.255λ0×0.008λ0，λ0对应空气中的波长；同时，该天线还具有很好的宽角圆极化辐射特性，其3dB轴比波束宽度在Theta=0°和90°两平面均大于110°。在此基础上设计一个1×4单元直线

2、阵，实现了在±42°范围内一维扫描。关键词：GPS，圆极化，非对称裂缝ResearchonCompactAsymmetric-SlitCircularPolarizedGPSAntennaandItsArrayChengYang，Shao-QiuXiao，Zi-YangGao，Chang-RongLiu，Ming-ChunTang，Bing-ZhongWang（TheInstituteofAppliedPhysics，UniversityofElectronicScienceandTechnolog

3、yofChina，Chengdu，610054）Abstract：Thispaperpresentsanovelandcompactasymmetric-slitcircularpolarizedGPSantenna.Thesimulationresultindicatesthattheantennahasacenterworkingfrequencyof1575MHzwithanoverallsizeof0.255λ0×0.255λ0×0.008λ0，whereλ0isthecorrespondi

4、ngwavelengthinfreespace.Additionally，thisantennapossessesgoodcircularpolarization，asits3dBaxialratiobeamwidthisbiggerthan110°withthetaat0and90respectively.Basedonthis，a1×4elementlineararrayisdesigned，and±42°singledimensionscanningisachieved.Keywords：GP

5、S;Circularpolarization;Asymmetric-slit轻、易集成等优点，GPS天线常采用微带作为其辐1引言射形式。圆极化微带天线通常采用单馈电或双馈电[1，2][3-8]结构。双馈电结构相对于单馈电结构，能提近年来，GPS（GlobalPositioningSystem）无供较宽的圆极化带宽，但需要更大的地平面尺寸用论是军事还是民用都受到越来越多的关注。GPS天于馈电网络。微扰法是产生单馈电圆极化的基本方线作为其收发系统前端，其性能好坏直接影响到法，其基本思想是在天线结构的适

6、当位置去角、开GPS导航系统的性能。GPS天线通常采用右旋圆极槽或加枝节等引入微扰，从而激励起两种相互正交化的工作方式。采用圆极化的优势在于使传输数据的模式实现单馈电圆极化。通常情况是在辐射贴片不依赖于收发组件放置的方向。对称地去角、开槽或加枝节来实现圆极化。然而研目前，手持设备越来越小，要求GPS天线必须[9，10]究非对称裂缝圆极化GPS天线的相关文献并不采用内置式且越小越好。因此研究紧凑圆极化天线多见。成为一个重要课题。微带天线由于体积小、重量本文巧妙地在正方形辐射贴片的对角线上开四个非对称裂

7、缝得到圆极化，再在四个边的中心处开基金项目：总装预研基金：No.09DZ0204，No.10DZ0211四个正交裂缝，成功设计了一种工作在L1频段·66·（对应的频率范围1574.42MHz–1576.42MHz）紧凑3仿真结果及分析型非对称裂缝圆极化GPS天线。通过该天线进一步组成1×4单元直线阵，可实现在±42°范围内一本设计使用ANSOFT公司的HFSS对天线进行维扫描。仿真和优化，最终确定了比较理想的天线结构：正方形辐射贴片边长L=42.5mm，地平面和介质尺寸为：48.6mm×48.6m

8、m。正方形贴片四个角落开V2天线的设计形裂缝，裂缝宽W=2mm，V形裂缝的尖端坐标分别为：（-11mm，11mm）、（10.6mm，10.6mm）、本文提出了一种非对称裂缝圆极化GPS天线结（8.5mm，-8.5mm）、（-9.45mm，-9.45mm）可实现构如图1（a）所示：该GPS天线采用RO4003C介圆极化。为了实现紧凑型圆极化GPS天线，进一步质（厚度H=1.524mm，介电常数εr=3.55，损耗角在正方形四个边的中心处开四个正交裂缝，裂缝宽正切tanσ