北斗天线的研究现状及其面临的技术问题_商锋

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1、第１８卷第５期西安邮电大学学报Ｖｏｌ．１８Ｎｏ．５２０１３年９月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＰＯＳＴＳＡＮＤＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳＳｅｐ．２０１３北斗天线的研究现状及其面临的技术问题商锋（西安邮电大学电子工程学院，陕西西安７１０１２１）摘要：介绍北斗用户机的工作原理，概述北斗天线发展的历程、相关技术应用和研究现状、以及面临的技术问题。从北斗系统的原理、应用和技术等方面论述北斗天线的研究方向和发展趋势。关键词：北斗系统；北斗天线；天线仰角；抗干扰天线；高精度天线中图分类号：ＴＰ９１１．２３文献标识码：Ａ文章编号：２０９５－６５３３（２

2、０１３）０５－０００１－０８ＣｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆＢｅｉｄｏｕａｎｔｅｎｎａＳＨＡＮＧＦｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｓＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｘｉ’ａｎ７１０１２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＢｅｉｄｏｕｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｅｘｐｌａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙ，ｔｈｅａｐｐｌｉａｎｃｅ，ｔｈｅｒｅｓ

3、ｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆＢｅｉｄｏｕＮａｖｉ－ｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｎｅｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｒｅａｌｓｏｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂｅｉｄｏｕｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｄｏｕａｎｔｅｎｎａ，ａｎｔｅｎｎａｔｉｌｔ，ａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｔｅｎｎａ，ｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙａｎｔｅｎｎａ北斗设备的研究起始于２００２年，期间经历了十并将处理结果通过上行链路发射出去，经解算中心多年的研究历程，跨越了北斗一代和北斗二代两个解

4、算出位置信息，再发回到用户机，完成一次定位。卫星导航定位系统的研发时期，取得了一系列重要北斗二代是全球定位系统，利用多颗卫星进行的研究成果，使得中国拥有了具有独立知识产权的卫星定位，但目前由于卫星数量的问题，还不能完北斗系统以及用户机，并开发了拥有中国独立知识成全球卫星定位功能，而是利用几颗ＧＥＯ卫星和产权的相关芯片。在北斗系统的进一步完善以及几颗移动卫星进行区域性卫星定位。随着北斗卫其应用要求的驱使下，北斗各模块的性能和参数指星定位系统卫星的不断发射，逐渐会建立起具有全标等还需要不断提高，尤其是在抗干扰天线和高精球卫星定位功能的卫星导航定位系统。度天线等技术方面。本文

5、将简要介绍北斗系统的从用户机角度来讲，北斗系统的北斗一代卫星工作原理，概述北斗天线及其相关技术的研究现信号到达地面的有效全向辐射功率（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ状、面临的主要问题及发展趋势。ＩｓｏｔｒｏｐｉｃＲａｄｉａｔｅｄＰｏｗｅｒ，ＥＩＲＰ）值为－１２７．６ｄＢｍ。经过天线、低噪声放大器、下变频器之后，到达信号１北斗用户机的基本工作原理变为约４６ＭＨｚ的中频信号，不过，有些厂家或设备常常根据其自身特点将中频定为７０ＭＨｚ左右。因北斗一代是双星定位系统，其基本工作原理是为来波是扩频信号，所以对其需进行数字解调。解利用两颗地球同步轨道卫星（Ｇｅｏｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ扩是数字

6、处理单元的关键技术。ＥａｒｔｈＯｒｂｉｔ，ＧＥＯ）进行卫星定位。用户机接收卫北斗二代卫星信号到达地面的ＥＩＲＰ值为星信号，进行各种射频信号处理和数字信号处理，－１３３ｄＢｍ。由于扩频信号的频带宽度不一样，所收稿日期：２０１３－０８－０５作者简介：商锋（１９６６－），男，教授，从事天线理论与工程研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈａｎｇｐｈｏｎｅ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ·２·西安邮电大学学报２０１３年９月以北斗二代卫星信号到达地面的频率较北斗一代为－３ｄＢ，也即在上半空间，天线的最低增益应该［１］低。用户机利用低噪声放大器（ＬｏｗＮｉｏｓｅＡｍｐｌｉ－为－３ｄＢ。ｆｉｅｒ，ＬＮＡ）对多颗卫

7、星信号进行放大、下变频至中频信号。３北斗天线的研究现状数字信号处理板对中频信号进行解调解扩频处理，使用处理结果进行定位导航工作。北斗用户从２００２年开始，国内陆续有一些国有企业投入机原理如图１所示。了大量的人力和物力进行北斗用户机天线的研究，但由于种种原因，一些北斗天线产品的电指标都属图１北斗用户机原理于降指标使用。２００９年，由于使用单位加强了对天北斗一代和二代的区别在于，一代属于被动定线的测试，业内才在该方面继续投入力量，使得车位，即利用两颗ＧＥＯ和解算中心数据进行定位，或载机天线达到了系统指标要求。称双向卫星定位系统，而北斗二代属于