北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由我國自主研發(fā)，與GPS、格洛納斯和伽利略統(tǒng)稱為全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。在導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用上，一般通過天線發(fā)射和接收電磁波信號來實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。天線作為射頻前端部件，性能優(yōu)劣直接影響衛(wèi)星導(dǎo)航終端性能指標(biāo)[1-2]。對此，國內(nèi)外專家學(xué)者提出將多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)融合在一起，通過多模多頻信號聯(lián)合解算，提高衛(wèi)星導(dǎo)航終端定位精度和穩(wěn)定性。

微帶天線由于重量輕、剖面低、成本低等特點(diǎn)，在衛(wèi)星導(dǎo)航天線中得到廣泛應(yīng)用[3]。大多數(shù)的導(dǎo)航天線采用疊層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多頻覆蓋[4-6]，文獻(xiàn)[4]采用雙層堆疊微帶天線結(jié)構(gòu)覆蓋GPS雙頻，天線采用單點(diǎn)耦合饋電激勵(lì)起雙頻諧振，采用高介電常數(shù)板材減小天線尺寸，但天線帶寬窄且高頻增益比較低。文獻(xiàn)[5]采用雙層介質(zhì)間添加空氣層的結(jié)構(gòu)，采用雙點(diǎn)饋電方式，天線帶寬略有增加，可以覆蓋北斗B3、GPS L1及GLONASS L1三個(gè)頻段，天線單元增益大但低仰角性能比較差。文獻(xiàn)[6]同樣采用雙層堆疊結(jié)構(gòu)，利用雙點(diǎn)耦合饋電激勵(lì)天線諧振，同時(shí)使用雙饋，利用雙饋電橋提高相位中心的穩(wěn)定性，但天線并未覆蓋北斗一代發(fā)射頻段，應(yīng)用性不高同時(shí)低仰角增益比較低。文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)了一款多點(diǎn)饋電四頻組合的圓極化天線，覆蓋北斗B3、GPS L1及北斗一代收發(fā)L/S頻段。此類疊層微帶天線雖然覆蓋了導(dǎo)航天線的多個(gè)頻段，但相位中心穩(wěn)定性不夠且低仰角增益比較低[8]，在某些特定需求中達(dá)不到指標(biāo)要求。文獻(xiàn)[9]、文獻(xiàn)[10]通過在天線四周設(shè)置銅片或在底部加載圓臺(tái)來提高低仰角增益，但同時(shí)增加了天線的復(fù)雜性并不易于批量加工實(shí)現(xiàn)。

 本文設(shè)計(jì)了一款多模多頻衛(wèi)星導(dǎo)航圓極化天線。天線覆蓋衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的BDS-1 L/S、BDS-2 B1和GPS L1多頻段，適用于北斗一代衛(wèi)星收發(fā)通信、北斗二代衛(wèi)星定位等領(lǐng)域。天線結(jié)構(gòu)采用微帶與螺旋結(jié)合方式，展寬方向圖波束寬度，保證低仰角衛(wèi)星信號的接收效果，使天線具有更優(yōu)秀的低仰角搜星能力。

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臧志斌1，傅  寧1，馬  軍1，夏傳福1，吳小鷗1，陳偉強(qiáng)2

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