GPS接收天线设计SY.docx
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GPS接收天线设计接收天线设计SYGPS接收天线摘要:
自二十世纪中叶,天线技术的迅速发展使天线在电视信号收发、移动基站通信、卫星通信及全球定位等领域的应用越来越广。
天线技术的发展也促使了各种新型天线的诞生。
自1953年微带天线概念被首次提出到第一批实用型微带天线的成功研制,微带天线技术也随着航天技术的发展得到了越来越多的科学家的极大重视。
关键词:
微带天线;HFSS电磁仿真;单馈点目录第1章绪论41.1研究背景和意义41.2GPS接收天线介绍4第2章微带天线概述62.1微带天线的定义62.2微带天线的优缺点62.3微带天线的分类及应用62.3.1微带天线的分类62.3.2微带天线的应用7第3章仿真设计93.1设计内容及要求93.2仿真设计思路93.3设计步骤11第4章总结与展望124.1总结124.2展望12致谢13第1章绪论1.1研究背景和意义自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
1.2GPS接收天线介绍GPS全球卫星导航系统的成功研制,是航空航天领域及卫星导航系统发展的重要里程碑,它的诞生不仅标志着空间技术的发展,也标志着天线技术的进步。
作为微带天线在航空航天领域的应用典范,GPS接收天线成为了很多科学家进行科学研究的重要课题。
GPS接收天线面临着对所有卫星信号进行均匀接收并抑制信号多径效应的挑战。
GPS接收机对卫星信号的捕获能力由GPS接收天线将卫星发射出的电磁波转换成电流的效率决定。
由于右旋圆极化方式可以避免由法拉第旋转产生的线极化传输信号造成的干扰,且右旋圆极化信号经地面反射会变成左旋圆极化信号,这样可以更好地区分直射波和反射波。
GPS接收天线要求具有很高的交叉极化抑制比、圆极化的极化方式和近似半球形覆盖的方向图,来降低多路径效应的影响。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
第2章微带天线概述2.1微带天线的定义微带天线的发展一直被科学家所看好。
从1957年人造地球卫星诞生以来,人类进入了航天发展的新时代。
自第一批实用型微带天线被成功研制,天线技术的发展也进入了一个新的发展时期。
由于微带天线易于与飞行器共形的优点,其在空间领域得到了广泛的应用。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
2.2微带天线的优缺点微带天线相较于常规微波天线的优点有:
体积小、重量轻、成本低、剖面薄;易于获得圆极化;易于共形,可轻易装载在导弹、火箭、卫星上而不扰动飞行器的空气动力学性能;自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
2.3微带天线的分类及应用2.3.1微带天线的分类微带贴片天线微带振子天线微带线型天线自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
自二十世纪八十年代末赫兹(Hertz)实验证实了电磁波的存在,经过近十年的科技研究,到1895年马可尼(Marconi)应用电磁波成功对无线电报进行了传送。
科技的快速发展让人类对电磁波的认识不断加深。
天线负责将空间电磁波转换为电流能量,或将电流能量转换为电磁波辐射出去1,由于天线能够接受或辐射指定的电磁波,因此良好的方向性、较高的转换效率和可以满足系统正常工作的带宽成为天线应该具备的基本性能。
2.3.2微带天线的应用在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
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卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
在科技发展的推动下,如今,微带天线技术的研究已十分成熟。
卫星通信、雷达、导弹指挥控制系统、环境检测仪表和遥感、生物医学辐射器等都有微带天线的应用。
随着对微带天线实用性的进一步研究,相信微带天线将会伴随我们生活的方方面面。
第3章仿真设计3.1设计内容及要求本文以具体的参数来分析微带天线各方面的性能。
从实际的工程模型建立开始,首先要根据设计所要求的介质基片的厚度、介电常数等参数,计算微带贴片天线在同轴线馈电模式下的初始的辐射贴片的尺寸及同轴线的馈电点位置。
其次在HFSS三维电磁仿真软件中对求解类型及长度单位进行设置,然后再开始进行设计变量的定义和添加。
工程模型建立完成后,首先需要对所建立的工程模型进行检查,然后才能运行仿真。
仿真完成后,对所建立的工程模型的在中心频率处的信号端口回波损耗及带宽、轴比、最大增益及三维增益方向图进行查看。
本文以具体的参数来分析微带天线各方面的性能。
从实际的工程模型建立开始,首先要根据设计所要求的介质基片的厚度、介电常数等参数,计算微带贴片天线在同轴线馈电模式下的初始的辐射贴片的尺寸及同轴线的馈电点位置。
其次在HFSS三维电磁仿真软件中对求解类型及长度单位进行设置,然后再开始进行设计变量的定义和添加。
工程模型建立完成后,首先需要对所建立的工程模型进行检查,然后才能运行仿真。
仿真完成后,对所建立的工程模型的在中心频率处的信号端口回波损耗及带宽、轴比、最大增益及三维增益方向图进行查看。
本文以具体的参数来分析微带天线各方面的性能。
从实际的工程模型建立开始,首先要根据设计所要求的介质基片的厚度、介电常数等参数,计算微带贴片天线在同轴线馈电模式下的初始的辐射贴片的尺寸及同轴线的馈电点位置。
其次在HFSS三维电磁仿真软件中对求解类型及长度单位进行设置,然后再开始进行设计变量的定义和添加。
工程模型建立完成后,首先需要对所建立的工程模型进行检查,然后才能运行仿真。
仿真完成后,对所建立的工程模型的在中心频率处的信号端口回波损耗及带宽、轴比、最大增益及三维增益方向图进行查看。
本文以具体的参数来分析微带天线各方面的性能。
从实际的工程模型建立开始,首先要根据设计所要求的介质基片的厚度、介电常数等参数,计算微带贴片天线在同轴线馈电模式下的初始的辐射贴片的尺寸及同轴线的馈电点位置。
其次在HFSS三维电磁仿真软件中对求解类型及长度单位进行设置,然后再开始进行设计变量的定义和添加。
工程模型建立完成后,首先需要对所建立的工程模型进行检查,然后才能运行仿真。
仿真完成后,对所建立的工程模型的在中心频率处的信号端口回波损耗及带宽、轴比、最大增益及三维增益方向图进行查看。
3.2仿真设计思路由于当矩形微带贴片天线的辐射贴片的尺寸在满足一定要求的情况下可以得到两种频率相同、电场强度相等、相位相差的正交线极化波,相位差为的正交线极化波是得到圆极化波的关键。
因此,在进行工程建模时,设置辐射贴片的长度和宽度相等,然后通过加入几何微扰,适当调节天线的辐射贴片尺寸,使矩形微带天线辐射贴片的长度和宽度分别对应一组阻抗大小相等的容抗和感抗,这样可以得到频率相同、电场强度、相位相差的和两种模式,由于这两种模式的电场方向相互垂直,因此可以得到圆极化波,然后适当选取同轴馈电点的位置就可以得到要求的右旋圆极化波。
本文以具体的参数来分析微带天线各方面的性能。
从实际的工程模型建立开始,首先要根据设计所要求的介质基片的厚度、介电常数等参数,计算微带贴片天线在同轴线馈电模式下的初始的辐射贴片的尺寸及同轴线的馈电点位置。
其次在HFSS三维电磁仿真软件中对求解类型及长度单位进行设置,然后再开始进行设计变量的定义和添加。
工程模型建立完成后,首先需要对所建立的工程模型进行检查,然后才能运行仿真。
仿真完成后,对所建立的工程模型的在中心频率处的信号端口回波损耗及带宽、轴比、最大增益及三维增益方向图进行查看。
本文以具体的参数来分析微带天线各方面的性能。
从实际的工程模型建立开始,首先要根据设计所要求的介质基片的厚度、介电常数等参数,计算微带贴片天线在同轴线馈电模式下的初始的辐射贴片的尺寸及同轴线的馈电点位置。
其次在HFSS三维电磁仿真软件中对求解类型及长度单位进行设置,然后再开始进行设计变量的定义和添加。
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本文以具体的参数来分析微带天线各方面的性能。
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本文以具体的参数来分析微带天线各方面的性能。
从实际的工程模型建立开始,首先要根据设计所要求的介质基片的厚度、介电常数等参数,计算微带贴片天线在同轴线馈电模式下的初始的辐射贴片的尺寸及同轴线的馈电点位置。
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工程模型建立完成后,首先需要对所建立的工程模型进行检查,然后才能运行仿真。
仿真完成后,对所建立的工程模型的在中心频率处的信号端口回波损耗及带宽、轴比、最大增益及三维增益方向图进行查看。
本文以具体的参数来分析微带天线各方面的性能。
从实际的工程模型建立开始,首先要根据设计所要求的介质基片的厚度、介电常数等参数,计算微带贴片天线在同轴线馈电模式下的初始的辐射贴片的尺寸及同轴线的馈电点位置。
其次在HFSS三维电磁仿真软件中对求解类型及长度单位进行设置,然后再开始进行设计变量的定义和添加。
工程模型建立完成后,首先需要对所建立的工程模型进行检查,然后才能运行仿真。
仿真完成后,对所建立的工程模型的在中心频率处的信号端口回波损耗及带宽、轴比、最大增益及三维增益方向图进行查看。
3.3设计步骤利用介质基片的介电常数及厚度等参数计算辐射贴片在中心频率为1.575GHZ时的初始尺寸。
利用介质基片参数和辐射贴片的初始尺寸估计输入阻抗的同轴馈线的位置。
HFSS电磁仿真初始建模利用HFSS扫描分析功能分析计算在天线中心频率为1.575GHZ时辐射贴片的实际尺寸和馈电点实际位置。
利用HFSS电磁仿真软件的优化分析功能,优化计算满足设计要求的在天线中心频率1.575GHZ处轴比小于2dB的辐射贴片的尺寸和馈电点位置。
给出设计结果及天线性能。
第4章总结与展望4.1总结本文首先从GPS接收天线的研究背景和意义及国内外发展现状和趋势入手,讨论了GPS微带天线的应用现状。
然后介绍了微带天线的基础理论及HFSS电磁仿真软件。
最后以矩形微带天线为例,详细介绍了满足设计要求的矩形微带天线的性能。
本文首先从GPS接收天线的研究背景和意义及国内外发展现状和趋势入手,讨论了GPS微带天线的应用现状。
然后介绍了微带天线的基础理论及HFSS电磁仿真软件。
最后以矩形微带天线为例,详细介绍了满足设计要求的矩形微带天线的性能。
本文首先从GPS接收天线的研究背景和意义及国内外发展现状和趋势入手,讨论了GPS微带天线的应用现状。
然后介
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