13、GNSS天线技术：微带天线与四臂螺旋天线解析

GNSS天线技术：微带天线与四臂螺旋天线解析

1. 双频微带天线设计

在GNSS系统中，双频微带天线是一种重要的设计。存在两种设计概念，第一种设计更为紧凑，使用一组共同的馈电探针用于两个频段，与双频GPS接收器兼容。第二种设计周长更宽，若不使用双工器，与双频接收器的兼容性较差。例如，将工作在L1频段的SAR天线与工作在L2频段的ISAR天线结合，其尺寸和其他设计细节在相关研究中有详细讨论。

2. 微带天线互耦效应

微带天线阵列中，互耦效应始终存在，它与相邻元件的边缘间距、介质常数和基板厚度有关。互耦可通过空间波和表面波辐射产生，特别是TM0表面波，即使在薄基板中也无截止频率。
- 间距影响 ：当元件间距为半波长或更大时，互耦效应通常可忽略；间距减小时，互耦迅速增加，会对GNSS性能的重要参数产生负面影响，如馈电网络的阻抗失配、右旋圆极化（RHCP）增益和轴比下降、方向图随仰角和方位角不对称以及相位和群延迟增加。
- E和H平面差异 ：微带天线在E和H平面的互耦效应不同，会影响GNSS中使用的RHCP元件的轴比。对于近距离元件间距，H平面的互耦大于E平面，当边缘间距减小到0.15个波长时，H平面耦合可达 -10 dB。E和H平面互耦的不平衡会影响贴片天线中两个正交馈电探针产生的场的幅度和相位平衡，增加交叉极化水平。此外，两个独立馈电探针之间的互耦还会激发高阶模式，导致辐射方向图退化。可通过使用对称放置的四个馈电探针来在一定程度上解决此问题。在紧密排列的微带天线阵列中，通常会截断每个贴片天线下方的介质基板，以最小化相邻元件之间的直接表面波耦合。