多频双圆极化北斗天线设计

作者：

周 涛，张 豪，边 成，李灏一

作者单位：

1.四川九洲电器集团有限责任公司，四川 绵阳621050。

摘要：

设计了一款应用于北斗导航系统的新型小型化圆极化天线。天线采用多层层叠结构设计辐射单元和馈电网络,将B3频段、B1频段、L频段、S频段集成为一个单元。上层天线采用单馈切角形式，实现S波段的右旋圆极化，中间层采用3 dB定向耦合器馈电分别实现B1和L的右旋和左旋圆极化，底层采用威尔金森功分器双馈实现B3的圆极化，天线尺寸仅60 mm×60 mm×21.6 mm。仿真结果和实测结果指标均满足北斗导航系统对天线性能的要求。

引言：

北斗系统作为由我国自主研发的新一代卫星导航系统，在政治、军事、科技、文化等方面都具有重要意义^[1-2]。天线作为射频前端，相当于整个系统的耳目，它的性能好坏将直接影响卫星导航系统的优劣。在卫导天线的设计中，微带天线因其成本低、结构简单、尺寸小等优势，成为终端导航设备天线的研究热点^[3]。在北斗天线的工程应用中，多频段小型化是天线设计的重点和难点^[4-5]，多频圆极化微带天线的实现方法通常有：采用堆叠结构实现多频圆极化、多元法实现多频圆极化、采用缝隙加载实现多频圆极化、通过加载臂结构实现多频圆极化等^[6-8]。

本文采用堆叠结构实现多频圆极化，实现B3、B1、L、S频段的圆极化辐射，其中B3、B1、S为右旋圆极化，L为左旋圆极化。对于多频段的圆极化天线，相关领域的研究多为天线的辐射体设计^[9-12]，很少有研究小型化情况下的多端口馈线设计实际问题^[12-13]。在实际使用中多频段存在同时工作的情况，因而多端口输出是工程研制中必须处理的问题。本文研制的多频双圆极化天线在60 mm×60 mm×21.6 mm的尺寸下实现多端口独立输出，仿真和实测结果表明该天线性能良好，各项指标满足北斗系统对天线性能的要求。

文章来源：《电子技术应用》杂志9月刊