论文总字数：15028字

摘 要

在无线电通信技术迅速提升的当今社会，由于全球卫星导航定位系统拥有着包括定位精准，覆盖广泛、响应迅速、可以24小时工作的一些长处使其在更多的领域发挥着不可忽视的作用。由中国自主研究开发的北斗卫星导航定位系统目前正在快速发展，北斗系统在拥有短报文功能的同时还可以双互交换信息。作为决定着北斗导航系统精准度的北斗天线，是北斗导航系统与外界交换信息的重要设备。 大型卫星导航系统所用到的微带天线都以小型轻巧化、可兼容其他导航系统为目标发展，本文以圆极化微带贴片天线为研究基础，提出了一种用于2.45GHz，lt;-10dB的阻抗带宽为40MHz，3dB极化轴比带宽为 15MHz的北斗通信的U型缝隙微带贴片天线。研究分析发现，在贴片中加入一个U型槽可以在比传统贴片天线更宽的带宽上提供平坦的输入电阻和线性输入电抗。U型缝隙微带贴片天线可近似理解为一双对称的L型天线拼在一起得成，这也是U型缝隙微带贴片天线比其它PIFA天线的增益更高的原因。

关键词：微带天线；圆极化；北斗天线

Research on Microstrip Antenna for Beidou Communication

Abstract

In today's society with the rapid improvement of radio communication technology, Global Navigation and Positioning System (GPS) plays an important role in more fields due to its advantages such as accurate positioning, wide coverage, rapid response and 24-hour operation.The Beidou satellite navigation and positioning system, independently researched and developed by China, is developing rapidly. The Beidou system has the function of short message and can exchange information with each other.As the Beidou antenna, which determines the accuracy of the Beidou Navigation System, it is an important equipment for information exchange between the Beidou Navigation System and the outside world.Microstrip antennas used in large satellite navigation systems are all developed to be small, lightweight and compatible with other navigation systems. Based on the research of circularly polarized microstrip patch antennas, this paper proposes a new microstrip antenna for 2.45GHz, s_11amp; lt.-10dB impedance bandwidth of 40MHz, 3dB polarization axis ratio bandwidth of 15MHz Beidou communication U-shaped slot microstrip patch antenna.It is found that adding a U-shaped slot to the patch can provide flat input resistance and linear input reactance over a wider bandwidth than traditional patch antennas.U-shaped slot microstrip patch antenna can be approximately understood as a pair of symmetrical L-shaped antennas assembled together, which is also the reason why U-shaped slot microstrip patch antenna has higher gain than other PIFA antennas.

Keywords：Microstrip antenna,Circularly polarized,Antenna of BDS

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1北斗卫星导航中天线的研究现状 1

1.2.2微带天线的研究现状 2

第二章 圆极化微带天线理论概述 3

2.1 微带天线的基础理论 3

2.2微带天线圆极化的基础理论 5

第三章 天线结构与设计 7

3.1 天线结构与设计 7

3.2 天线结构参数对性能的影响分析 8

3.2.1 探头位置距离贴片下缘距离d对天线性能的影响 8

3.2.2 U型缝隙距离贴片上边缘的距离Ud对天线性能的影响 10

3.2.3 U型槽宽度 对天线性能的影响 12

3.2.4 U型槽长度 对天线性能的影响 13

第四章 结果与分析 15

4.1 最终优化结果 15

第五章 总结与展望 17

致 谢 18

参考文献（References） 19

第一章 引 言

1.1研究背景及意义

在各个国家都开始重视科技发展的当今世界，卫星导航系统逐渐开始在各个领域发挥着不容小觑的作用，导航的诞生让这个世界许多地区的实践、经济与科技发展在不同程度上更上了一个阶梯。卫星导航定位系统通过无线电为地球各个地区的使用者给予精准的定位通信导航等服务，正因为其强大的导航定位功能，使其在军事领域也有着得天独厚的优势。正是由于这个原因，拥有独立自主的卫星导航系统也成了在国际体系中权利资源具有显著优势的国家必须面对的紧要问题之一。如今主要有四个世界级的卫星导航系统，分别是美国GPS 定位系统、欧盟Galileo导航定位系统、俄罗斯GLONASS卫星导航定位系统和我国的自主研究的北斗卫星导航系统^[1]。

北斗卫星导航系统（Bei Dou Navigation Satellite System，BDS）是我国自行研制开发的全球卫星导航系统，而其在2491.75MHz的工作频段的全面完成更是意义非凡，这意味着中华民族拥有了独立的卫星导航、通信系统。在当今这个高度发展的人类社会，信息对人们根据形式做出判断，提高生产力起了很大的作用。信息的价值往往体现在其传递速度上，无线电是传递消息最重要的方法。天线作为无线电收发器，是卫星导航系统在信息传递中不可替代的组成部分。导航通信系统只有利用天线输入输出电磁波信号才能实现信息的传送与接收。因此天线的信号发送与接收性能直接决定了整个导航系统是否能够正常工作。而天线中的微带天线因为其具有的独特优势近些年被应用到各式各样的领域，发挥着越来越重要的作用。

1.2国内外研究现状

1.2.1北斗卫星导航中天线的研究现状

我国的北斗卫星导航通信系统(BDS)是中国自行研制的世界唯一可以提供三个频段信号服务的卫星导航、通信系统。有着初始定位、短报文功能、双向交换信息的优势，其中包括运用广泛的“北斗一号”双星定位系统以及正处于改良过程中的的“北斗二号”。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用[2]。

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