GNSS导航设备的多系统圆极化方形微带贴片天线设计

一种获得方形微带贴片的多系统双频圆偏振辐射的新设计本文提出了一种用于GNSS导航终端设备的天线。 拟议的天线包括方形微带具有结构简单，易于堆叠和装载的优点。 另外，RIS技术被应用于天线增益的改善和尺寸的减小。 仿真结果验证了该天线的有效性。 根据测量结果，该天线在两个不同的工作频率下工作，包括B3（1.26GHz）和B1（1.57GHz），并且测量的带宽分别为38.9MHz和36.6MHz。 另外，B3频率范围内的轴比（AR <3dB）的带宽为10.3MHz，B1频率范围内的轴比（AR <3dB）的带宽为11.9MHz。 此外，在B3和B1频带中，最大增益分别约为2.38dB和5.24dB。 同时，除了CNSS（指南针导航卫星系统）外，拟议的天线还与GPS和Galileo卫星导航系统终端兼容，其紧凑尺寸为70mm×70mm×4.6mm。 ### GNSS导航设备的多系统圆极化方形微带贴片天线设计 #### 引言 随着移动通信装备小型化的迅速发展，各种单馈双频圆形极化微带天线的设计在过去几十年里受到了广泛关注。这类天线因其体积小巧、性能稳定而广泛应用于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）等场景。本研究提出了一种新型的多系统双频圆形极化方形微带贴片天线设计方案，并对其进行了实验验证。 #### 设计概述 该方案采用方形微带贴片作为基本单元，这种结构具有简单易用、易于堆叠和装载的特点。通过在天线设计中引入RIS（Reactive Impedance Surface）技术，进一步提升了天线的增益并减小了整体尺寸。仿真结果证实了所提出的天线设计的有效性。 #### 技术细节 **工作频率**: 该天线能够在两个不同的工作频率下运行，分别是B3频段（1.26GHz）和B1频段（1.57GHz）。在这些频段内，测得的带宽分别为38.9MHz和36.6MHz。 **轴比性能**: 在B3频段内，轴比（Axial Ratio, AR）小于3dB的带宽为10.3MHz；而在B1频段内，这一数值为11.9MHz。这表明该天线具有良好的圆极化性能。 **增益**: 在B3和B1频段中，该天线的最大增益分别达到了约2.38dB和5.24dB。这意味着它能够在较宽的频带范围内提供稳定的信号接收能力。 **兼容性**: 除了适用于中国自主建设的CNSS（Compass Navigation Satellite System，即北斗卫星导航系统）外，该天线还能够与GPS（Global Positioning System）和Galileo等其他全球导航卫星系统兼容。 #### 结构特点 - **紧凑尺寸**: 天线的整体尺寸仅为70mm×70mm×4.6mm，这使得它非常适合作为移动设备中的组件。 - **RIS技术**: 通过利用RIS技术改进天线性能，不仅提高了天线的增益，还显著减小了天线的尺寸。 - **圆形极化**: 该天线设计采用了圆形极化技术，这种技术可以减少由于极化不匹配引起的信号损失，提高接收信号的质量。 - **双频操作**: 能够同时支持两个不同频段的操作，这对于提高导航系统的可靠性至关重要。 #### 结论 本文提出的一种新型方形微带贴片天线设计，不仅结构简单且易于实现，而且在B3和B1频段上均展现出良好的性能指标。特别是通过引入RIS技术，实现了天线尺寸的显著减小和增益的提升。此外，该天线还具备良好的圆极化特性，能够满足多种全球导航卫星系统的兼容需求。这项研究成果对于推动GNSS导航终端设备的小型化、轻量化以及性能提升具有重要意义。 这种新型方形微带贴片天线的设计为未来的移动通信设备提供了更高效、更可靠的解决方案。未来的研究方向可以考虑进一步优化天线结构，以实现更高的增益、更宽的工作带宽以及更好的环境适应性。