折尾寬波束圓極化天線(xiàn)的設計

引 言
衛星導航定位系統是一種以衛星為基礎的無(wú)線(xiàn)電導航系統，基本作用是利用衛星導航定位系統提供的位置、速度、時(shí)間等信息來(lái)完成對地球各種目標的定位、導航、監測和管理。目前，衛星導航定位技術(shù)已經(jīng)在相當大的范圍內取代了無(wú)線(xiàn)電導航、天文測量、傳統大地測量技術(shù)，并推動(dòng)了全新導航定位技術(shù)的發(fā)展，成為人類(lèi)活動(dòng)中普遍采用的導航定位技術(shù)，而且在精度、實(shí)時(shí)性、全天候等方面對這一領(lǐng)域產(chǎn)生了革命性的影響口。
隨著(zhù)衛星導航定位系統的發(fā)展，對終端天線(xiàn)的要求越來(lái)越高。在保證天線(xiàn)增益的前提下，還要達到天線(xiàn)小型化的要求，即減小天線(xiàn)尺寸。
因此本文提出了一個(gè)衛星終端天線(xiàn)的設計方法，采用折尾對稱(chēng)振子實(shí)現衛星終端天線(xiàn)要求的電性能，并達到天線(xiàn)小型化、結構簡(jiǎn)單及電性能良好的工作的目的。

1 天線(xiàn)設計和結果
折尾振子天線(xiàn)如圖1所示。在直角坐標系中，兩個(gè)空間垂直的幅度相等、頻率相同、相差 90°的電場(chǎng)矢量合成是隨時(shí)間t以同角速率旋轉的，合成矢量的模不變，即在各個(gè)方向的幅度大小都相等，矢量末端旋轉的軌跡是一個(gè)圓，就形成了一個(gè)圓極化波。根據振子的自阻抗分析，當兩振子臂的電長(cháng)度大于λ／2時(shí)，振子阻抗呈感性，反之兩振子臂的電長(cháng)度小于λ／2時(shí)，振子阻抗呈容性；相應地，當兩振子臂的電長(cháng)度大于λ／2時(shí)，電流的相位超前，反之電流的相位滯后，而極化方向是由超前向滯后旋轉。由于圓極化信號是沿著(zhù)傳播方向的靜磁場(chǎng)感應引起的線(xiàn)性場(chǎng)矢量的旋轉產(chǎn)生的，因此，圓極化信號不符合法拉第(Faraday)旋轉效應。

此時(shí)，若滿(mǎn)足圓極化要求時(shí)，α=αx-αy=-90°，旋轉方向為右旋，極化方式為右旋圓極化。因此，知道折尾交叉振子中長(cháng)短振子的位置就可決定圓極化的旋向。

當振子距離反射板高度為0．45λ時(shí)，經(jīng)過(guò)仿真優(yōu)化后得出各部分最優(yōu)尺寸為：振子短臂長(cháng)Lshort=0．162λ；振子短臂拐長(cháng)Lshort2=0． 027 3λ；振子長(cháng)臂長(cháng)Llong=0．228λ；振子長(cháng)臂拐長(cháng)Llong2=0．039 9λ；縫隙長(cháng)度f(wàn)eng1=0．147 5λ；同軸線(xiàn)內芯r=0．007 9λ；高度inh=0．116 2λ。
優(yōu)化后結果圖如圖2所示。

由圖2可知，當反射板直徑D=1．2λ，H=0．45λ時(shí)，優(yōu)化后波束寬度約為150°，在中心頻率f處，駐波比ρ=1．24，在θ=60°時(shí)，天線(xiàn)的不圓度小于3 dB，具有良好的全向特性。

2 結 語(yǔ)
本文提出了一個(gè)用于衛星導航定位系統的寬波束天線(xiàn)，通過(guò)在振子末端進(jìn)行彎折，以提高天線(xiàn)的圓極化特性，通過(guò)Ansoft仿真得到了較好的方向圖和駐波，實(shí)現了寬波束圓極化特性。