31、优化GPS天线性能：地面平面效应与飞机安装辐射模式探究

优化GPS天线性能：地面平面效应与飞机安装辐射模式探究

1. 地面平面尺寸对GPS天线性能的影响

地面平面的尺寸对GPS天线的性能有着显著的影响。以51英寸直径的方形地面平面为例，与26英寸的方形地面平面相比，更大直径的地面平面使天顶附近天线方向图中的干扰波纹数量增加，但幅度减小。这是因为辐射贴片天线边缘与地面平面边缘之间的分离距离增大，导致天线方向图中衍射波纹增加。

同时，将地面平面尺寸从26英寸增加到51英寸，可使远场天线后瓣在水平以下被抑制约5dB。这种影响不仅体现在辐射方向图上，还会对天线的相位中心产生作用。不同尺寸的地面平面在不同观测角度下，会导致GPS微带天线的相位中心发生较大变化，尤其是在低仰角时，地面平面边缘衍射效应更为明显。

2. 减轻地面平面效应的改进地面平面类型

为了减轻地面平面边缘衍射效应对GPS天线性能的影响，设计了多种改进的地面平面，具体如下：
|地面平面类型|特点|优势|劣势|适用场景|
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|扼流环地面平面|由三到五个狭窄的同心金属圆形波纹组成，GPS天线元件位于中心。阿斯泰克地面平面的波纹深度为63mm，在1.2156GHz时为0.25个波长，在1.587GHz时为0.33个波长。|塑造辐射方向图以减少多径并稳定相位中心；抑制表面波传播，防止边缘衍射，在水平附近提供尖锐的方向图截止，无天顶附近主波束衍射波纹；抑制整个上半球的左旋圆极化（LHCP）水平，促进主波束平滑滚落到水平。|尺寸较大且较重，典型直径约15英寸，高2.5英寸，重量超过10磅。|对多径和相位中心稳定性要求较高的场景|
|电磁带隙（EBG）地面平面|