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卫星导航系统可以在覆盖范围内提供高精度、全天时的导航、定位及授时服务,在人类社会中正扮演越来越重要的角色。我国正在发展的北斗卫星导航系统(COMPASS)是全球导航卫星系统(GNSS)核心供应商之一。作为卫星导航系统的发射/接收单元,终端天线性能好坏直接影响系统整体性能。目前对卫星终端天线的研究主要集中在多频兼容、圆极化、频带展宽、小型化、仰角特性等领域,对于满足高精度定位要求的终端天线很少涉及。而随着科技的发展,各类需求使人们对终端天线的定位精度要求大大提高,研究满足高精度定位需求的北斗导航终端天线成为当务之急。提高天线定位精度主要方法有设计高稳定相位中心天线、抑制多径干扰、提高低仰角增益、设置多个接收频点等。 本文在总结国内外高精度定位方面理论与技术实现手段基础上,设计了多个系列基于北斗卫星导航系统的高精度定位终端天线。研究内容主要分为三部分: 第一部分设计了一种低背瓣斜梯式调谐臂及耳状耦合圆环北斗双频微带天线。该天线以正方形贴片为原型,加载有斜梯式调谐臂和耳状耦合圆环。斜梯式调谐臂用来调节单层贴片的双模谐振,以实现北斗一代双频天线所要求的双频比,调谐臂的独立调谐功能可大大降低单馈单层微带天线双频调准难度;耳状耦合圆环使天线双频阻抗匹配效果更好,并增加了双频比可调范围,拓宽了天线应用的范围。为进一步提高天线定位精度,文中探讨了纯电抗性阻抗表面结构及其在斜梯式调谐臂和耳状耦合圆环双频微带天线中的应用。 第二部分设计了一种T型引流缝隙双频宽频双圆极化六边形微带天线。设计过程中,对六边形天线圆极化技术进行了探讨,并通过在六边形对角内切圆弧槽结构、对边内切矩形槽结构设计了两款轴比性能良好的北斗发射、接收天线。接着通过类L型缝隙及类T型缝隙加载,进一步优化了接收天线的性能。最后将发射、接收天线叠层放置,通过偏心放置耦合馈电技术实现了双频双圆极化叠层六边形微带天线,并对该天线的相位中心稳定性进行了分析。 第三部分设计了一种低仰角高增益长袖衫型开口环多频圆形微带天线,兼容北斗B3、L和S频段。天线以圆形贴片为圆形,通过加载取形于CSRR的长袖衫型开口环结构,贴片在小型化的同时实现了良好的L、S频段双频谐振。接着在长袖衫型开口环单层圆形贴片下方偏心放置一个内切圆弧槽圆形贴片,实现了一款北斗B3、L和S三频段兼容叠层天线。为进一步提高定位精度,文中探讨了异形金属背腔在长袖衫型开口环圆形叠层微带天线中的应用。