小型化北斗导航圆极化天线探究

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1、小型化北斗导航圆极化天线探究　　摘要：结合多种贴片开槽方案，采用正交馈电圆极化激励方式，实现了一款北斗B3（1268.52±10）MHz频点导航天线的小型化设计。通过电磁仿真软件HFSS对其结构参数进行优化仿真分析，数值结果表明：小型化天线在B3处的顶空增益为3.69dB，低仰角增益≥-1.5dB（≤±70°），反射损耗小于-10dB的带宽为20MHz，带内轴比≤2dB。该小型化天线贴片尺寸相比同介电常数基板的同频点未开槽天线缩小72.8%，具有一定的应用前景。关键词：微带天线；圆极化；小型化；开槽中图分类号：TN821+.1?34文献标

2、识码：A文章编号：1004?373X（2014）07?0079?03ResearchoncircularlypolarizationmicrostripantennaforminiaturizedBeidounavigationsystemYUJia?ao，JIANGYong?jin，LIYou?quan，JUZhi?zhong（AirForceEarlyWarningAcademy，Wuhan430019，China）Abstract：Combiningwiththevarietyofslottingplans，aminiaturize

3、ddesignedoffrequencypoint7navigationantennaofBeidou?B3frequency（1268.52±10MHz）withtheincentivemethodofcircularpolarizationorthogonalfeedbackisrealized.ThestructureparameterissimulatedandanalyzedthroughHFSS，thenumericalresultshowsthatthepeakgainvalueatB3is3.69dB，lowelevati

4、ongain（±70°）≥-1.5dB.Thebandwidthis20MHzwhenthereturnlossislessthan-10dB，andtheaxialratiovalue≤2dB.Theproposedantenna?sizereducedbyabout72.8%ascomparedtothenoslotantennawiththesamefrequencypointofthesamedielectricconstantsubstrateandatagivenoperatingfrequency，ithasacertain

5、applicationprospect.Keywords：microstripantenna；circularlypolarization（CP）；miniaturized；slot0引言“北斗”卫星导航系统（COMPASSNavigationSatellite7System，CNSS）是我国自主研发的全球卫星定位与通信系统。随着”北斗”卫星导航系统的逐步应用，导航终端日益趋向便携：轻、薄、短、小，这对导航终端天线提出了更高的要求，因此，研制应用于“北斗”卫星定位接收机的小型化、高性能的微带天线也就得到了越来越广泛的重视[1]。在实际应用

6、中，由于北斗天线的工作频率较低，其天线尺寸较大，不便于安装和携带，因而北斗圆极化天线的小型化问题也就成了该领域的热点。目前，微带天线小型化的实现方法主要有：采用特殊介质基片、加载短路探针、贴片表面开槽、附加有源网络、采用特殊微带贴片形式等[2?3]。最常用的一种方法是采用高介电常数的介质基片来减小微带天线尺寸，但这种方法的主要缺陷是：天线激励出较强的表面波，表面损耗较大，使增益减小；效率降低；带宽窄。为提高增益，常在天线表面覆盖高介电常数介质，但这样又增加了天线的厚度。文献[4?5]采用贴片表面开槽形式分别实现了两款小型化天线，设计天线同

7、传统天线相比，天线尺寸分别下降了36%、50%。本文采用米字型开槽方案，设计了一款小型化北斗导航天线，并利用HFSS仿真软件对不同开槽方案进行了分析比较。仿真结果表明，米字型开槽天线与相同基板的未开槽天线相比，尺寸缩减72.8%，天线带宽、增益、轴比等指标满足设计要求。进一步对米字型开槽天线与传统高介电常数的小型化天线进行比较分析，仿真结果表明，采用低介电常数基板的开槽天线可以有效降低天线生产过程中制造公差对天线性能带来的影响，从而提高天线生产的一致性。1天线结构及理论分析7天线结构如图1所示，贴片以虚线所示正方形为基础，在四个边突出宽为

8、[La，]长为[Wa]的矩形枝节，其中正方形边长[La=]20.4mm，枝节长[Wa=]6mm。在贴片中进行米字型开槽，缝隙宽[Wg=]1mm，缝隙长度分别为[Lx=]12mm，[Ls=]13