小型化导航卫星定位天线的设计与研究

小型化导航卫星定位天线的设计与研究

内容简介：在卫星导航的领域，美国的GPS(Global Positioning System)一直是其中的佼佼者，其卫星定位特征频率为1575.42MHz。作为全球定位系统的先驱，国际上公认美国占据了通信最好的频段即1575.42MHz，它是在二十世纪七十年代作为美军海、陆、空三军的空间卫星定位导航系统而联合研制而成的。研制的初衷是为海、陆、空三军持续提供实时的、全球性的，全时段的服务性定位导航工作，可以为军方提供包括收集军事情报、监测全球范围的核爆情况以及加密的军事应急通讯等服务，是美国作为全球霸主及在全球战略中的利器。整个工程耗资约三百亿美金，并历经二十多年的实验、研究与发展，截止到1994年3月，在全空域已经部署了24颗卫星，其全球覆盖率已经高达98％。
　　 现代电子行业的发展潮流是:更小，更轻，更薄。而配套的电子元器件同样受到此市场导向的挑战，导航定位功能模块，在现代人生活中所扮演的角色也日益突出。根据国家战略调整和城市化进程步伐的加快，汽车业蓬勃发展，车载定位，3G手机中的GPS导航定位功能，在当代人的生活中也日益重要，面对市场的需求压力，对当前解决作为功能组件的导航天线的小型化问题也日益紧迫。
　　 微带线的基本结构是这样的:中间是介质基片，上下两面为金属导体，四周作为开放性的微带缝隙，中间的介质基片作为谐振腔而存在的。通过调整上端面金属导体的尺寸和形状从而实现天线频率和极化方式的功能。馈电方式可以由微带线的电磁耦合或同轴馈线来实现，谐振腔可以激励起射频电磁场，微带缝隙可以把电磁波向外辐射出去。因此，微带天线也可看作为一种缝隙天线。通常介质基片的厚度与波长相比是很小的，因而它实现了一维小型化，属于电小天线的一类。
　　 微带天线的优缺点与应用:
　　 (1)剖面薄，体积小，重量轻;
　　 (2)具有平面结构，能很好地与相关载体的形状和结构相匹配;
　　 (3)馈电网络可与天线结构一起制成，丝网印刷技术的发展为其大批量生产创造了条件;
　　 (4)能与有源器件和电路集成为单一的模样;
　　 (5)能通过改变平面导体的尺寸和形状来实现天线的极化方式，容易实现双频和双极化。
　　 微带天线的主要缺点是:
　　 (1)频带窄;
　　 (2)导体本身就存在损耗，介质亦是如此，会产生表面波，而且介质越厚会越严重从而导致辐射效率的下降;
　　 (3)功率容易较小，一般用于中、小功率场合;
　　 (4)性能受基片材料影响大。

作者：袁开庭,

关键词：馈电方式, 有源器件, 极化方式, 辐射效率, 卫星导航, 微带天线, 定位功能,