北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的“千里眼”

馬麗

【摘要】 作為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的“千里眼”，天線在整個(gè)終端設(shè)備中發(fā)揮著舉足輕重的作用。由于微帶圓極化天線集圓極化天線和微帶天線的優(yōu)點(diǎn)于一身，因此被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中。本文簡要介紹了全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的大體狀況，并全面地分析了衛(wèi)星導(dǎo)航多頻圓極化天線的實(shí)現(xiàn)方法。

【關(guān)鍵詞】 北斗 衛(wèi)星導(dǎo)航 多頻 圓極化 微帶天線

一、引言

近年來，隨著國內(nèi)“北斗二號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)劃的啟動(dòng)，多頻圓極化微帶天線成了終端導(dǎo)航設(shè)備的研究熱點(diǎn)。在此筆者對(duì)多頻圓極化微帶天線的實(shí)現(xiàn)方法做了如下總結(jié)。

二、多頻圓極化微帶天線的實(shí)現(xiàn)方法

2.1 堆疊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻圓極化

CN102904071 A公開了一種L波段三頻圓極化微帶天線，采用上層、中間層、下層金屬輻射片實(shí)現(xiàn)了三個(gè)頻帶圓極化輻射。英國的Moazam Maqsood等人設(shè)計(jì)了一款能覆蓋GPS的L1、L2頻段的雙頻圓極化天線。另外，公開號(hào)為CN103022663 A、US2006232475 A1、WO2014025277 A1、KR20110089901 A、CA2208606 A1的文獻(xiàn)也公開了采用堆疊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻圓極化。

2.2多元法實(shí)現(xiàn)多頻圓極化

多元法實(shí)現(xiàn)多頻圓極化主要包括兩種方式：一是采用貼片加環(huán)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻圓極化，二是采用單層多貼片的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻圓極化。通過組合圓形貼片和圓形環(huán)或者組合方形貼片和方形環(huán)[2]都能實(shí)現(xiàn)多頻圓極化特性。中間的貼片和外環(huán)分別輻射不同的頻率從而實(shí)現(xiàn)多頻圓極化。文獻(xiàn)CN102148428 A、WO2009073431 A1、KR20000046134 A、EP2065974 A1均公開了采用貼片加環(huán)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻圓極化。采用雙貼片實(shí)現(xiàn)圓極化在國外早有v剎相關(guān)技術(shù)，通過在同一層設(shè)置大小不一的兩貼片可以實(shí)現(xiàn)雙頻工作。CN103606745 A公開了一種低剖面緊湊型雙頻段雙極化共口徑微帶天線，通過在微波介質(zhì)板的上表面設(shè)置Ku頻段片和Ka頻段金屬輻射片，使得天線同時(shí)覆蓋Ka頻段和Ku頻段。另外，文獻(xiàn)US2008298298 A1、TWI288500B、CN102456947 A等也公開了通過采用單層多貼片結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻圓極化。

2.3 縫隙加載實(shí)現(xiàn)多頻圓極化

很早以前就有人提出通過在環(huán)邊緣設(shè)置四條縫隙來實(shí)現(xiàn)多模雙頻圓極化天線。之后又有人據(jù)此結(jié)構(gòu)給出了一種利用方形貼片多模特性實(shí)現(xiàn)雙頻圓極化的微帶天線。CN103794846 A公開了一種雙頻圓極化北斗天線，通過采用增寄生單元和在輻射單元上開縫隙的方式實(shí)現(xiàn)北斗天線雙頻圓極化的特性。此外，文獻(xiàn)US6424299 B1、IN201400869 I1、TW2005 11650A也公開了采用縫隙加載實(shí)現(xiàn)多頻圓極化。

2.4加載臂結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻圓極化

通過加載臂結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻圓極化也早有報(bào)導(dǎo)，例如利用方形貼片多模特性實(shí)現(xiàn)雙頻圓極化，方形貼片中天線的主模是TM10模和 TM30模，在其外周加載臂結(jié)構(gòu)能夠降低這兩種模式的諧振頻率，以實(shí)現(xiàn)雙頻圓極化天線的小型化。CN103682612 A公開了北斗系統(tǒng)帶卍字臂閉環(huán)耦合調(diào)控的矩形開槽雙頻微帶天線，在介質(zhì)基板的上表面設(shè)有矩形貼片，在矩形貼片四邊中點(diǎn)對(duì)稱開有矩形槽，每槽寬邊中心處垂直連接耦合臂，延伸到矩形外邊緣后逆時(shí)針彎折，形成“卍”字臂加載，加載末端與矩形天線外緣形成容性耦合閉環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)雙頻帶圓極化，可用于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中。此外，文獻(xiàn)US2013027253 A1、KR20130025134 A也公開了采用貼片加載臂的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻圓極化。

三、 結(jié)束語

隨著北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的逐步完善，衛(wèi)星導(dǎo)航多頻圓極化微帶天線方面的專利申請也越來越多，本文主要分析并總結(jié)了衛(wèi)星導(dǎo)航多頻圓極化微帶天線的實(shí)現(xiàn)方法，能夠?qū)Ρ绢I(lǐng)域相關(guān)研究有所幫助。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Wen Liao， Qing-Xin Chu， Shu Du. A small frequency ratio dual-band circularly polarized microstrip antenna[C]. Microwave Conference， 2009. APMC 2009. Asia Pacific， pp.2798-2801.

[2] Zhi-Hong Tu， Qing-Xin Chu， Shuai Dong. A novel compact single-feed dual-band circular polarization antenna[C]. Microwave Conference， 2008. APMC 2008. Asia-Pacific ， pp.1-4， 16-20.