一款工作在1.575 GHz的單頻天線設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)了一款工作在1.575 GHz的單頻天線和一款在1.2 GHz~1.4 GHz表現(xiàn)磁負(fù)特性的超材料結(jié)構(gòu)單元。對(duì)單頻天線接地板加載兩個(gè)超材料結(jié)構(gòu)單元，可以使天線工作在1.268 GHz和1.575 GHz。其中，較高的諧振頻率是由天線自身產(chǎn)生，較低諧振頻率是由超材料結(jié)構(gòu)單元的加入激發(fā)產(chǎn)生。該天線具有結(jié)構(gòu)緊湊、頻帶寬、體積小、易于加工等特點(diǎn)。單頻天線加工了實(shí)物，仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致。

　　0引言

　　衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是指為地面、海洋、空間及太空的各種載體提供位置、速度等信息服務(wù)的專業(yè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位、導(dǎo)航和管理，已經(jīng)在軍事和民用等不同領(lǐng)域發(fā)揮出重要的作用，成為不可或缺的無(wú)線電應(yīng)用技術(shù)。目前，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）包括美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐洲的Galileo以及中國(guó)的BDS 1/2。其中，GPS和GLONASS已經(jīng)覆蓋全球。北斗一代可以同時(shí)提供導(dǎo)航和通信服務(wù)，并且在中國(guó)已經(jīng)成功應(yīng)用；2012年，北斗二代向亞太大部分地區(qū)正式提供服務(wù)。隨著多模衛(wèi)星組合導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，可以接收多個(gè)頻率信號(hào)的衛(wèi)星接收天線得到了廣泛的關(guān)注。導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)要求導(dǎo)航終端天線具有良好的右旋圓極化特性。為了滿足各種需求，寬帶、多頻段、小型化等不同性能的天線成為了主流趨勢(shì)。

　　微帶天線具有剖面低、重量輕、成本低和容易集成等特點(diǎn)。隨著科技的發(fā)展，多頻段天線已經(jīng)成為了研究的熱點(diǎn)。然而大多數(shù)天線只能覆蓋單個(gè)頻段。提出的天線可以覆蓋GPS L1、GLONASS L1、BDS-2 B1和B3頻段。但是，該天線尺寸大、厚度厚，而且有較復(fù)雜的饋電網(wǎng)。同時(shí)，文獻(xiàn)中給出的天線設(shè)計(jì)多考慮天線自身的電性能實(shí)現(xiàn)，對(duì)結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)及不同載體的要求卻很少顧及，如天線的載體限制尺寸等。

　　超材料（Metamaterials）是一類具有自然界中材料所不具備的超長(zhǎng)物理性質(zhì)的等效均勻人工復(fù)合結(jié)構(gòu)（復(fù)合材料）。超材料是由人工構(gòu)造的微結(jié)構(gòu)組成的，以等效介電常數(shù)、等效磁導(dǎo)率描述其整體電磁特性。為了方便介紹，本文把磁導(dǎo)率設(shè)為橫坐標(biāo)，介電常數(shù)設(shè)為縱坐標(biāo)，理論上存在的媒質(zhì)空間按磁導(dǎo)率和介電常數(shù)的正負(fù)關(guān)系劃分在4個(gè)象限中，如圖1所示。