基于超材料的双频双圆极化北斗导航天线设计

袁 昊,栾秀珍,王晓庆

(大连海事大学 信息科学与技术学院,辽宁 大连 116026)

北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)是我国自主研发的卫星导航系统。随着2020 年6 月23 日北斗3 号最后一颗卫星的发射成功,北斗导航系统完美收官,对其应用的研究将成为未来发展的主要任务。BDS 不仅能提供定位服务,而且还支持短报文通信服务。短报文通信是北斗导航系统区别于其他导航系统的重要功能之一,其要求终端天线在频率为1.615 GHz 的上行链路极化方式为左旋圆极化;在频率为2.492 GHz 的下行链路极化方式为右旋圆极化[1]。为了实现天线的小型化,通常要求终端天线能同时工作在1.615 GHz 频段和2.492 GHz 频段,且分别辐射左旋圆极化波(LHCP)和接收右旋圆极化波(RHCP),即具有双频双圆极化的特性,这些要求给天线的设计带来很大的挑战。

目前,关于双频双圆极化天线的研究主要集中在对四臂螺旋天线和多模、多共振及堆叠式结构微带天线的研究上[2-7]。文献[2]给出了四臂螺旋结构的双频双圆极化北斗导航天线的设计,该天线剖面高,馈电网络复杂。文献[3-4]采用多共振模式设计了单层双频双圆极化天线。然而,这些天线一般具有阻抗带宽和轴比带宽较窄的缺陷。为了解决窄带问题,文献[5-7]分别采用堆叠式微带天线结构设计双频双圆极化北斗导航天线,但由于采用的是堆叠式结构,所以天线剖面高,馈电方式复杂。

近年来,关于超材料及其应用的研究发展迅速。超材料是一类新型人工材料,复合左/右手传……