一種小型化北斗四頻組合導航天線

一、引言

在衛星導航定位系統中，天線是非常重要的一部分；其方向圖增益，隔離度等性能直接影響著導航接收機的載噪比和靈敏度。微帶天線具有一維小型化的特點，易于實現圓極化[1]。通過微帶貼片的多層重疊組合成多頻段天線的技術成熟，易于調整。但是它并不是各個單頻段微帶天線的簡單疊加，各層微帶貼片之間會產生相互的電磁干擾，從而使多頻天線的諧振頻率改變，軸比變化也較大。本文通過HFSS仿真分析，實物調試，設計出指標良好的組合導航天線。

二、HFSS仿真設計

設計微帶天線的第一步就是要選定介質基板并確定其厚度h。這是因為基板材料的εr和tanδ值及其厚度h直接影響著天線的一系列性能指標[2]。整機的尺寸限定了天線的最大直徑為84mm，最大的高度為14mm?？紤]到S的頻率高，相對帶寬大，第一層S天線采用εr =6，h =2 mm定制的泰州旺靈TP-2高頻板，考慮到高頻板厚度規格的因素， L和 B1采用εr =6.15，h =3.175 mm的Taconic RF-60（tm）基板；B3采用εr =10.0，h =3.175 mm的Taconic CER-10 （tm）基板。

單饋點微帶天線重點在于選擇合適大小的簡并模分離單元，恰當的饋點位置，激勵出兩個極化正交，幅度相等相位相差90°模式，從而實現圓極化[2]。天線仿真模型如圖1所示，S貼片邊長為22mm，饋電點位置為5.5mm； L貼片邊長為38.4mm，饋電點位置為11.7mm；B1貼片邊長為50.3mm，饋電點位置為17.5mm；B3貼片邊長為58.0mm，饋電點位置為26.0mm。另外，為了提高各層天線的隔離度，減少耦合，每個天線中間都開了一個金屬化大通孔，饋針是穿過通孔，再給上一層貼片饋電。

三、天線裝配、調試與測試

天線裝配時，先把各自的饋針焊好；利用每板對角上的定位孔，把第一二層貼片中心對稱地疊在一起，從第二層背面的通孔邊沿，把第一層焊死。同樣步驟，四層天線都能緊緊焊在一起，這樣的裝配方式能使天線順利通過嚴格的沖擊和振動實驗，具有極高的可靠性。

最后在天線板下面共軸安裝帶狀線饋電轉接板，采用兩塊εr =2.55、h =0.762mm的Arlon AD255介質板疊在一起，形成帶狀線結構。一方面能在此調整帶狀線的寬度去保持天線阻抗匹配，并且能把天線的輸出端口調整到規定的位置。

調試天線時：常見現象是諧振頻率會有所偏移，圓極化軸比略差。這就需要通過適當微調來克服。如果天線諧振頻率向低頻偏離，即可通過切割貼片邊沿的調試枝節。相反，頻率向高偏離，則在枝節邊沿切縫，以延長電流路徑。而圓極化軸比則通過調整天線切角大小來使SMITH圓圖出現合適的尖點。調試天線的宗旨是使天線恰好諧振于指定頻率，且具有較小的駐波比和軸比[4]。

作者簡介及聯系方式：

魏景輝，碩士研究生，主要研究領域為衛星導航天線、抗干擾天線陣等。

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魏景輝

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參 考 文 獻

[1] 鮑爾IJ，布哈蒂亞P.微帶天線[M].梁聯卓，寇廷耀，譯.北京：電子工業出版社，1984

[2] 鐘順時.微帶天線理論與應用.西安：西安電子科技大學出版社，1998：21-25

[3] 陳順生.單點饋電橢圓形微帶貼片圓極化天線的分析與設計.東南大學學報，1987： 81-88

[4] 宋旭亮，朱義勝.微帶天線的設計和阻抗匹配.《現 代 電 子 技 術 》，2008年 第1期 總 第 264 期：73-75