本科毕业设计（论文）
基于GPS卫星导航系统的天线设计
学院自动化学院
专业电子信息科学与技术
级（11）班
年级班别2007级（
学号**********
学生姓名黄龙华
指导教师李学识
2011年6月
基于G P S 卫星导航系统的天线设计
黄龙华
自动化学院
摘要
随着卫星定位系统在军事、通信、农业、防灾等方面得到了广泛的应用，特别是在军事上发挥着不可或缺的重要地位，更多的国家大力发展属于自己的卫星导航系统。全球定位系统(GPS)在生活中的使用更为广泛，天线作为全球定位系统的重要部分，为GPS的精确度、灵敏度以及可靠性提供了保障。GPS天线正沿着多频段、圆极化以及宽频带的方向发展。
本文首先介绍全球定位系统(GPS)的组成，然后介绍常用的微带天线的理论分析方法，其中包括传输
线模型理论、空腔模型理论以及全波理论，然后介绍了单馈电和双馈点这两种微带天线圆极化实现方法。根据微带天线的传输线模型理论，设计了GPS单频段圆极化微带天线以及基于双层结构的GPS双频段微带天线，其中单频段以及双频段圆极化微带天线都使用了单馈电方式实现其圆极化。
本次设计使用采用有限元法的Ansoft HFSS全波三维电磁场仿真软件，对天线的设计进行了大量的数据仿真。设计出分别工作在全球卫星定位系统的L1频段（1575.42MHz）以及L2频段（1227.60MHz）的单频段圆极化微带天线，同时设计出能够同时工作在L1频段和L2频段的双频段圆极化微带天线，并满足全球卫星导航系统的天线要求。
关键词：圆极化，单馈电，双频天线，微带天线，全球定位系统
注：本设计（论文）题目来源于教师的校级科研项目，项目编号为：405115008。
Abstract
汽车gps导航系统Along with the satellite positioning system has been widely applied in military,communications,agriculture,disaster prevention,etc.Especially in the military is playing a very important position.So the more countries develop belongs to own satellite navigation system.Global positioning system(GPS)is used more widely in the live.Antenna is an important part of the global po
sitioning system,maintained precision,sensitivity and reliability of GPS.The antenna of GPS is walking along much frequency band,circular polarization and wideband direction.
This essay first introduces global positioning system(GPS),then introduces the used theoretical analysis method of microstrip antennas,including transmission line model theory,cavity model theory and the wave theory.At the same time,introduces the microstrip antenna circular polarization method of the sheet feeder and doubly-fed point.According to transmission line model theory,designs the signal-frequency interference and double frequency band circular polarization microstrip antennas of GPS,the signal-frequency interference and double frequency band circular polarization microstrip antennas of GPS used single feeder realize its circular polarization.
This design using the finite element method Ansoft HFSS,a full-wave three-dimensional electromagnetic simulation software.Through to large amounts of data simulation for antenna performance,designed the optimization of antenna.Finished the circular polarization microstrip antennas of GPS working in the L1band(1575.42 MHz)and L2band(1227.60MHz),but also finishen the double frequency band circular polarization microstrip antennas of GPS,and corresponded the antenna's requirements of global satellite navigation system.
Key words:Circular polarization，Single feeder，Double-frequency antenna，Microstrip antenna，Global positioning system
目录
1绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2GPS终端天线研究现状 (2)
1.2.1微带天线 (2)
1.2.2GPS天线的研究进展 (3)
1.3GPS卫星导航系统天线的要求 (4)
1.4本文主要工作 (5)
2微带天线理论分析 (6)
2.1微带天线辐射原理 (6)
2.1.1传输线模型理论 (7)
2.1.2空腔模型理论 (9)
2.1.3全波理论 (10)
2.2微带天线的馈电方法 (11)
2.2.1微带线馈电 (11)
2.2.2同轴线馈电 (12)
2.2.3电磁耦合馈电 (12)
2.3微带天线圆极化技术 (13)
2.3.1圆极化波 (13)
2.3.2微带天线圆极化实现方法 (13)
2.4本章小结 (15)
3GPS圆极化微带贴片天线的设计与优化 (16)
3.1使用HFSS建立微带天线模型 (16)
3.2GPS单频段微带天线的设计与优化 (17)
3.2.1GPS单频段天线的设计指标 (17)
3.2.2L2频段的微带天线设计与优化 (18)
3.2.2L1频段的微带天线设计与优化 (21)
3.3GPS双频段微带天线的设计与优化 (24)
3.4介质对微带天线频率带宽以及增益的影响 (29)