随着科技的日益进步,无论是军用、商用还是民用领域都越来越离不开卫星导航系统,而导航系统中负责导航信号收发功能的就是天线,天线性能的优劣主要是由天线的结构决定的,因此卫星导航天线的设计工作就显得尤为重要。本文首先介绍了微带天线和分形的基本理论,并以上述的理论知识为基础设计了三款不同结构的卫星导航天线。所设计的天线均先利用基于有限元法的高频电磁仿真软件AnsoftHFSS15.0进行建模和仿真,并且都加工制作为实物,在微波暗室的环境中进行了性能的实际测量,最后再与仿真结果作对比,二者结果基本一致。同时还利用HFSS中的参数优化功能对各天线的参数、结构进行了分析,直观地体现了其对天线各方面性能的影响。第一款天线是在Sierpinski分形的基础上进行了改进,提出了一种新型的六边形分形结构,并且通过扇叶形结构实现了天线的小型化,天线的阻抗带宽为4.4%,能工作于GPS的L1频段,增益为2.02dB;第二款天线是在混合分形结构的基础上加载了周期结构,目的是更好地实现天线的圆极化,混合分形结构提高了天线的增益,在θ = 0°增益为4.24dB;第三款天线则采用了立体的分形结构,其各方面性能均优于前两种天线,3-dB轴比带宽为36.5%,最大增益为5.93dB,且实现了双频工作,在1.227GHz和1.575GHz两个频点谐振,能稳定地工作于GPS的L1、L2频段以及BDS的B1频段。