一种用于卫星定位系统的宽波束圆极化天线

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1、万方数据第23卷第2期2008年4月电波科学学报CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCEV01．23，No．2April，2008文章编号1005一0388(2008)02—0340-04一种用于卫星定位系统的宽波束圆极化天线张继龙1，2☆钱祖平2卢春兰2(1．空军装备研究院，北京100085；2．解放军理工大学通信工程学院，江苏南京210007)摘要在卫星通信、定位设备中，为了迅速完成定位和通信功能，一般要求天线具有较大的波瓣宽度和较好的低仰角增益。研究设计了一种具有良好低仰角增益的宽波束圆极化四臂螺旋天线，该天线在上半空间的增

2、益分布十分均匀，10。仰角的增益相对峰值增益下降不超过3dB。为了改善天线的轴比性能，提出了一种4臂等幅、相位依次相差90。馈电的天线方案，仿真结果表明，这种天线的增益特性和轴比特性都得到了较大的改善。关键词四臂螺旋天线；圆极化；轴比中图分类号TN011．4文献标志码AAnalysisofcircularpolarizationwide-beamantennaforsatellitepositionsystemZHANGJi-lon91’2QIANZu-pingzLUChun-lan2(1．TheEquipmentAcademyoftheAirF

3、orce，Beijing100085，China；2．CommunicationEngineeringInstituteofScienceTechnologyUniversityPLA，JiangsuNanjing21007，China)AbstractTheantennausedforsatellitepositionandcommunicationsystemusuallyneedsawidebeamandagoodgainperformanceatlowelevation．Aquadrifilarhelixantennawithgoodra

4、diationpropertyisdesigned，andaschemeoffeedsourcewiththesamefourfeedportsandthephasedifference90degreebetweentwoportsisproposed．Thesimulationresultsshowthattheantennahasagoodperformanceofaxialratioandgainpattern．Keywordsquadrifilarhelixantenna；circular—polarization；axialratio1

5、引言近年来，在军事和民用领域，卫星导航、定位以及通信得到了广泛应用并起到了越来越重要的作用。为了快速捕捉到微弱的卫星信号，一般要求天线具有很宽的波瓣宽度并能保持一定的低仰角增益，特别是我国的卫星导航系统中，由于卫星较少，这个特性就显得尤为重要。C．C．Kilgus在1968年提出的谐振式四臂螺旋天线[11具有一些引人注目的收稿日期：2007—02-19．☆"E-mail：jilongzhang：@263．net340特点，该天线通过选择适当的物理尺寸以及馈电方式可以形成不同的辐射方向图；此外它还具有重量轻、尺寸小、不需要参考地的优点。由于四臂螺旋

6、天线‘-~53具有一些优越的性能，在卫星通信的终端设备中得到了广泛应用。2四臂螺旋天线四臂螺旋天线结构如图1所示。它有4根旋臂和顶部的两根直臂，每根旋臂的旋转角度一般为万方数据http://taobao43.net/list.php/0-0-1-1000000-%25B9%25FA%25B2%25FA%25CA%25D6%25BB%25FA.html第2期张继龙等：一种用于卫星定位系统的宽波束圆极化天线34190。。当采用底部馈电时，一般对其中相邻两个臂等幅，相位相差90。馈电。根据不同的圆极化特性要求，改变旋臂的旋向便可以得到左旋圆极化或右旋圆

7、极化。一般而言，顶部的两根直臂对天线轴线+2方向的增益影响较大，4根旋臂则主要影响水平方向的增益。根据卫星通信的特点，要求天线的3dB波瓣宽度为160。，圆极化轴比在3dB波瓣宽度内不大于5dB，工作带宽10MHz，驻波比小于1．5。图1四臂螺旋天线示意图经过分析计算，我们选择螺旋半径，-一10mm，天线高度h=43mm。此时10。仰角的增益相对峰值增益下降不超过3dB，计算结果如图2。181614丑12蓍10幽8脚642O2．02．22．42．62．83．0频率(MHz)图2天线驻波比随频率的变化由上面计算结果可以看出天线的3dB波瓣宽度约为土

8、80。，3dB轴比宽度为一556～25。，其中轴比性能有待提高。根据上面的分析，我们制作了天线实物，如图5。实测驻波比小于1．5，满足指