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1、GPS天線技術(shù)及其發(fā)展高陽，董樹榮，王德苗(浙江大學(xué)信電系，杭州310027)摘要：GPS系統(tǒng)自1994部署完畢后，迅速在導(dǎo)航、測繪及授時等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。GPS應(yīng)用領(lǐng)域的快速壯大，有力地推動了天線技術(shù)的發(fā)展。在介紹GPS工作特性及其對接收天線要求的基礎(chǔ)上，著重闡述了微帶天線和四臂螺旋天線兩種主要的GPS天線，并針對當(dāng)前GPS接收設(shè)備發(fā)展趨勢，展望了GPS天線在小型化、低成本、抗干擾、多頻段等方面的發(fā)展方向和有關(guān)難題。關(guān)鍵詞：GPS；天線；微帶天線；四臂螺旋天線中圖分類號：TN967．I文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003．8329(2008)04-0034-06DevelopmentofA
2、ntennasforGlobalPositionSystemGAOYang，DONGShu—rong，WANGDe—miao(Dept．ISEE．，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：c1obalpositionsystem(GPS)iswidelyusedinmanyfieldsinceitisfinishedin1994．WiththedeveIopmentofGPSanditsantennastechnologyiscontinuousprogress．Basedonintroduc—tionofthesignalcharac
3、teristicofGPSsatelliteandsystemrequirementofGPSantennas，thepaperfocusonanalysisthefactualshapesandtechnicalcharacteristicsofmicrostfipantennaandquadrifi—larhelixantenna。Intheendofthispaper，aimedattheapplicationrequirement，thedevelopmenttrendsandkeytechniquesispointedout．Keywords：gtobalpositioningsys
4、tem；antenna；microstfipantenna；quadrifilarhelixantenna接收機(jī)快速、連續(xù)、精確定位，對GPS天線提出了很l引言高的要求。雖然目前GPS天線技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，但它仍舊是制約接收機(jī)性能的瓶頸，是設(shè)計中主要全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem，GtX3)考慮的因素。GPS接收天線主要有微帶貼片天線和是美國國防部為陸、海、空三軍研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)四臂螺旋天線兩種，為滿足當(dāng)前各種便攜式、多功能航定位系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、測繪、監(jiān)測、授時、通接收機(jī)的需求，人們對GPS天線的小型化、多頻段、信等多種領(lǐng)域。近年來，GPS系統(tǒng)在民用領(lǐng)域迅
5、猛抗干擾、圓極化等技術(shù)進(jìn)行了不斷的研究。本文在發(fā)展，特別是在車輛導(dǎo)航和手機(jī)定位等方面潛力巨介紹GPS工作特性和天線基本要求的基礎(chǔ)上，詳細(xì)大。為了適應(yīng)GPS應(yīng)用需求，天線是必須解決的關(guān)論述了兩種主要的GPS接收天線，指出了GPS接收鍵問題之一。機(jī)天線的發(fā)展趨勢，并進(jìn)行了總結(jié)。根據(jù)GPS定位原理及其衛(wèi)星信號特征，為實(shí)現(xiàn)作者簡介：商陽(1979一)，男．安徽太和人．浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)系電磁場與微波技術(shù)專業(yè)碩士研究生。研究方向?yàn)樘炀€設(shè)計。一34一《無線通信技術(shù)}2008年第4期2GPS工作特性及其對天線的基本要求、5-I＼、、＼／、＼鋪＼／、2．1CPS212作特性?．、／÷GPS衛(wèi)星星座由24
6、顆衛(wèi)星組成，其中工作星21顆，備用星3顆，衛(wèi)星分布在6個軌道面上，每個軌道上均勻分布4顆，衛(wèi)星運(yùn)行周期為11時58分。衛(wèi)星在地平面以上的數(shù)目隨時間和地點(diǎn)的變化而異，最少為4顆，最多為1l顆。衛(wèi)星向用戶發(fā)送導(dǎo)航電文，GPS接收機(jī)同時接收至少4顆衛(wèi)星信號，利圖1GPS接收機(jī)天線的方向圖用接收機(jī)到衛(wèi)星的距離計算出測點(diǎn)的三維位置。2．3．2極化形式GPS測距方法分偽距測量和載波相位測量兩GPS信號是由衛(wèi)星從空間發(fā)送下來的，為了消種，前者是利用測距碼得到某一時刻CPS接收機(jī)天除電離層對信號的法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，信號采用的是線到4顆以上衛(wèi)星的距離；后者是利用衛(wèi)星信號載右旋圓極化，因此，接收天線也應(yīng)采用右旋圓極
7、化方波波長來測量接收機(jī)到衛(wèi)星的距離。式。當(dāng)GPS衛(wèi)星信號被地面或建筑物等對稱物體GPS衛(wèi)星距離地球平均距離為20000多千米，反射后，會變成左旋極化的交叉極化信號，多路徑信到達(dá)地面的GPS信號非常微弱，大約為一160d13W。號多是這種形式，所以右旋圓極化天線還能夠抑制每顆衛(wèi)星發(fā)射L1和L2兩個載波頻率，L1頻率為多路徑干擾。由于圓極化天線存在交叉極化現(xiàn)象，1575．42MHz，L2為1227．6
