单馈点圆极化GPS微带天线的设计
第２９卷第１期２００６年２月
电子测量技术
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信息技术ｌ口，卧丁义／Ｉ＼
单馈点圆极化ＧＰＳ微带天线的设计
韩
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苏东林北京航空航天大学
摘要文中提出单馈点圆极化ＧＰＳ微带天线的设计方法。基于空腔模型理论，用内环开槽的圆环形微带天线结构实现了ＧＰＳ天线的圆极化设计。实验结果表明天线工作在１．５７ＧＨｚ，相对阻抗带宽为６．９％（ｖ：ｓＷＲ≤２），轴比特性良好。因此本文提出的设计圆极化ＧＰＳ天线的方法是可行的．
关键词单馈点圆极化微带天线
Ｄ鹤ｉｇｎｏｆｓｉｎｇｌｅ－ｆ＆蛆ｃｉｒｃｌｌｌａｒｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄｌＩｌｉｃｒｏｓｔｒｉｐ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
ｓｉｎｇｌｅ—ｆｅｅｄｃｉｒｃｕｌａｒｌｙｐ０１ａｒｉｚｅｄｒｎｊｃｒｏｓｔｒｉｐ
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在无线电子测量中，天线是一个非常重要的部
件。单点馈电圆极化微带天线无需功分器和移相器等正交馈电网络，结构比双点馈电简单，故各种形式的单点馈电圆极化微带天线得到了深入广泛研究和广泛应用。本文设计了一个单点馈电圆环形圆极化ＧＰｓ微带天线，实验结果表明大线工作在１．５７ＧＨｚ，相对阻抗带宽为６．９％（ＶＳＷＲ≤２），在工作频带内轴比特性良好。
ｌ
圆环形ＧＰＳ微带天线的设计
图ｌ圆环形ＧＰＳ微带天线的结构
圆环形ＧＰＳ天线结构的分析圆环形ＧＰＳ天线结构如图１所示，圆环外半径为ｂ，内半径为ａ，介质板介电常数为ｅ。，圆环内边界开了相对的两个缝隙，适当调节缝隙的大小，使得天线主模ＴＭｎ，模式分解为两个极化正交、幅度相等、相位相差９０。的线极化波。用空腔模型理论对圆环形天线进行分析，可以得出圆环形天线ＴＭｎｍ模的谐振频率［¨：
阻抗匹配网络设计用ＡｎｓｏｆｔＨＦＳＳ９．Ｏ对圆环形ＧＰｓ微带天线进行了仿真，结果显示天线工作在１．５７ＧＨｚ，相对阻抗带宽为６．９％，在工作频段内圆极化特性良好。观察仿真结果，天线的辐射阻抗约为９６Ｑ，不能与标准５０ＱｓＭＡ接口匹配，为此在天线和５０Ｑ微带线间加入微带传输线对天线进行匹配。传输线长度为ｚ，宽为训，如图１所示。假设天线辐射阻抗为乙，微带传输线特性阻抗和相移常数分别为ｚＴ和Ｊ８，则啦ｏ
‘ｎ一圣≤兰！±』兰王！堡塾垡≥“一
ＺＴ＋ｉＺ，弛雄
ｒ叭”７
厶一焘
厶』“Ｖ‘’
（１）
其中＾ｘ。一是。ｄ，对于不同的工作模式，Ｘ腽值
可以查表得到。
天线结构中两个相对的缝隙除了实现圆极化功
能外，还可以大大减小天线的尺寸，因此此种天线
结构还实现了天线的小型化设计。
基于公式（２），用Ｓｅｒｅｎａｄｅ８．７对阻抗匹配
网络进行仿真和优化设计。利用此种方法对阻抗匹配网络进行设计，而没有直接用入／４传输线匹配方法，是因为此方法可以更好地实现阻抗匹配。
・
万方数据 万方数据
７９
・
２
中，在整个工作频段内，轴比＜５ｄＢ，在１．５５～
结里圆环形ＧＰＳ微带天线仿真
皇＿目术
１．５９Ｇ】七和１．６３～１．６８ＧＨｚ工作频段内，轴比≤３ｄＢ。用ＡｎｓｏｆｔＨＦＳＳ对圆环形ＧＰＳ微带天线进行
３
结论
了仿真，实现了右手圆极化微带天线的设计。其中本文设计了一种圆环形圆极化ＧＰＳ微带天线，
天线参数如下：
６—２１黼
ｎ一１０．５黝
天线工作在主模ＴＭ・－模式。实验结果表明天线工
作在１．５７ＧＨｚ，相对阻抗带宽为６．９％（ＶＳＷＲ≤厶一１．３聊竹硼；一３．８册７ｚ
＾一１．６黼
２），轴比特性良好。而且此结构还大大减小了天线
￡，一４．２
Ｚ一３０撇
删一１．６黼
的尺寸。
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¨＿一・。¨¨ｌＩ一・‘¨¨・．－・。¨¨１．一－・”¨¨－一－－‘¨¨・．一－‘”……’’¨¨＿・ｄ”……一一…¨¨
（上接第４１页）适的分数傅里叶变换阶次，就可以里叶变换相比，分数傅里叶变换具有运算量小，变检测到混叠信号中是否存在啁啾信号。
换阶数广以及抗干扰能力强等优点。它不仅可以用图２混叠信号ｆ（ｘ）的傅里叶变换和分数傅里叶于检测和消除啁啾信号，而且还可以运用到其他很
变换的比较（ａ）原始信号ｆ（ｘ）（ｂ）ｆ（ｘ）的傅里叶变换多领域。
（ｃ）ｆ（ｘ）的分数傅里叶变换，变换阶数为ｐ—ｏ．５
文中介绍一种检测啁啾信号的方法一分数傅里３分数傅里叶变换和传统傅里叶
叶变换。分数傅里叶变换对啁啾信号不仅具常规傅里叶变换所无法比拟的时频聚焦性，而且它是一种变换结果线性变换，在多数情况下，不受交叉项的影响。最比较
后用仿真结果验证了该方法有效性。
分数傅里叶变换具有比傅里叶变换更普遍的特混叠信号ｆ（ｘ）性和更广的应用场合，尤其在普通傅里叶变换技术的分数傅里叶变．不能解决问题的场合。可以说，凡是考虑傅里叶变换的地方都可以考虑应用分数傅里叶。我们相信，变换结果分别如
分数傅里叶变换在信号处理以及其他领域将会有良图２（ｂ）、２（ｃ）
好的应用前景。对它的研究也仅仅只是开始，其潜在的应用前景是非常广阔的。
高斯信号和啁啾参考文献
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Ｏｆ“‰ｓｉａｌｌａｎｄｆｒａｃ６０ｒ】ａｌ出瑚ｎ遍瑚ｓｕｐｐｏｒｔ［Ｊ］．
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图２
ｎｏ．９．ｐｐ：２１４１—２１５０，１９９６．
・８０・
万 万方数据
方数据换和传统傅里叶所示。在仿真结果中可以看出，
信号在传统傅里
起的，很难进行检测和分离。而在分数傅里叶域，啁啾信号经过变换后具有高度的
能量聚集性，变
成一个峰值函数，和其他的信号没有交叠。这样就很容易检测出混叠信号中是否存在啁啾信号。