一、引言

在衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)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(dǎo)航接收機(jī)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(xiàn)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(shù)成熟，易于調(diào)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(chǎn)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(diào)試，設(shè)計出指標(biāo)良好的組合導(dǎo)航天線。

二、HFSS仿真設(shè)計

設(shè)計微帶天線的第一步就是要選定介質(zhì)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(biāo)[2]。整機(jī)的尺寸限定了天線的最大直徑為84mm，最大的高度為14mm。考慮到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(guī)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(dāng)?shù)酿侟c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(xiàn)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(diào)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(yán)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(zhuǎn)接板，采用兩塊εr =2.55、h =0.762mm的Arlon AD255介質(zhì)板疊在一起，形成帶狀線結(jié)構(gòu)。一方面能在此調(diào)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(diào)整到規(guī)定的位置。

調(diào)試天線時：常見現(xiàn)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(dāng)微調(diào)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(diào)試枝節(jié)。相反，頻率向高偏離，則在枝節(jié)邊沿切縫，以延長電流路徑。而圓極化軸比則通過調(diào)整天線切角大小來使SMITH圓圖出現(xiàn)合適的尖點。調(diào)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(lián)系方式：

魏景輝，碩士研究生，主要研究領(lǐng)域為衛(wèi)星導(dǎo)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(xiàn)

[1] 鮑爾IJ，布哈蒂亞P.微帶天線[M].梁聯(lián)卓，寇廷耀，譯.北京：電子工業(yè)出版社，1984

[2] 鐘順時.微帶天線理論與應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)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(shè)計.東南大學(xué)學(xué)報，1987： 81-88

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