北斗导航系统的“千里眼”

马丽

【摘要】 作为北斗导航系统的“千里眼”，天线在整个终端设备中发挥着举足轻重的作用。由于微带圆极化天线集圆极化天线和微带天线的优点于一身，因此被广泛应用于卫星导航系统中。本文简要介绍了全球卫星导航系统的大体状况，并全面地分析了卫星导航多频圆极化天线的实现方法。

【关键词】 北斗 卫星导航 多频 圆极化 微带天线

一、引言

近年来，随着国内“北斗二号”卫星导航系统计划的启动，多频圆极化微带天线成了终端导航设备的研究热点。在此笔者对多频圆极化微带天线的实现方法做了如下总结。

二、多频圆极化微带天线的实现方法

2.1 堆叠结构实现多频圆极化

CN102904071 A公开了一种L波段三频圆极化微带天线，采用上层、中间层、下层金属辐射片实现了三个频带圆极化辐射。英国的Moazam Maqsood等人设计了一款能覆盖GPS的L1、L2频段的双频圆极化天线。另外，公开号为CN103022663 A、US2006232475 A1、WO2014025277 A1、KR20110089901 A、CA2208606 A1的文献也公开了采用堆叠结构实现多频圆极化。

2.2多元法实现多频圆极化

多元法实现多频圆极化主要包括两种方式：一是采用贴片加环的结构实现多频圆极化，二是采用单层多贴片的结构实现多频圆极化。通过组合圆形贴片和圆形环或者组合方形贴片和方形环[2]都能实现多频圆极化特性。中间的贴片和外环分别辐射不同的频率从而实现多频圆极化。文献CN102148428 A、WO2009073431 A1、KR20000046134 A、EP2065974 A1均公开了采用贴片加环的结构实现多频圆极化。采用双贴片实现圆极化在国外早有v刹相关技术，通过在同一层设置大小不一的两贴片可以实现双频工作。CN103606745 A公开了一种低剖面紧凑型双频段双极化共口径微带天线，通过在微波介质板的上表面设置Ku频段片和Ka频段金属辐射片，使得天线同时覆盖Ka频段和Ku频段。另外，文献US2008298298 A1、TWI288500B、CN102456947 A等也公开了通过采用单层多贴片结构实现多频圆极化。

2.3 缝隙加载实现多频圆极化

很早以前就有人提出通过在环边缘设置四条缝隙来实现多模双频圆极化天线。之后又有人据此结构给出了一种利用方形贴片多模特性实现双频圆极化的微带天线。CN103794846 A公开了一种双频圆极化北斗天线，通过采用增寄生单元和在辐射单元上开缝隙的方式实现北斗天线双频圆极化的特性。此外，文献US6424299 B1、IN201400869 I1、TW2005 11650A也公开了采用缝隙加载实现多频圆极化。

2.4加载臂结构实现多频圆极化

通过加载臂结构实现多频圆极化也早有报导，例如利用方形贴片多模特性实现双频圆极化，方形贴片中天线的主模是TM10模和 TM30模，在其外周加载臂结构能够降低这两种模式的谐振频率，以实现双频圆极化天线的小型化。CN103682612 A公开了北斗系统带卍字臂闭环耦合调控的矩形开槽双频微带天线，在介质基板的上表面设有矩形贴片，在矩形贴片四边中点对称开有矩形槽，每槽宽边中心处垂直连接耦合臂，延伸到矩形外边缘后逆时针弯折，形成“卍”字臂加载，加载末端与矩形天线外缘形成容性耦合闭环，从而实现双频带圆极化，可用于北斗卫星导航定位系统中。此外，文献US2013027253 A1、KR20130025134 A也公开了采用贴片加载臂的结构实现多频圆极化。

三、 结束语

随着北斗二代导航系统的逐步完善，卫星导航多频圆极化微带天线方面的专利申请也越来越多，本文主要分析并总结了卫星导航多频圆极化微带天线的实现方法，能够对本领域相关研究有所帮助。

参 考 文 献

[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.