２０１４年 ／ 第１期 物联网技术
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0 引 言
由于圆极化天线具有接收效率高、抗多径反射、抗干扰等性能优点，因此在卫星导航系统中得到了广泛的应用。具有多频段、圆极化和宽带特点的移动导航终端天线是近年来卫星导航天线研究的热点[1]。在文献[2]中， 提出了一种宽带圆极化缝隙天线，在地板上开有单线波圆形螺旋槽来实现圆极化，但缺点是不容易确定所需的圆形螺旋槽的尺寸，圆极化的实现难度较大。为了解决这一问题，在文献[3]中提出了一种利用空间顺序旋转技术的宽带圆极化缝隙天线，在地板上开有单个方形螺旋槽来实现圆极化，但是需要同时调节方形螺旋槽的始端和末端的长度来实现圆极化，导致圆极化的实现难度增大。本文设计了一种更简单的微带线馈电的圆极化缝隙天线，在地板上开有两个方形螺旋槽，该结构只需要同步调节螺旋槽的末端的长度即可实现圆极化。另外，还可以通过调节螺旋槽的宽度来获得较大的轴比带宽；在地板中央切去一个圆环形槽以降低圆极化的中心频率。应用仿真软件HFSS 对该天线进行仿真优化，并制作了实物。仿真及实测结果表明，该天线的相对驻波带宽达到38.5%，相对轴比带宽达到约5%。1 天线设计 图1给出了该天线的整体结构示意图。其中图1（a ）为天线俯视图，图1（b ）为天线仰视图。
（a ） 天线俯视图 （b ）
天线仰视图图1 天线结构图
该天线印制在一块厚度为1 mm ，相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.019的低耗FR4介质基板上，该基板的平面尺寸为L 0×W 0。在它的正面印制天线的辐射贴片单元，背面印制微带馈线。图1（a ）中，在地板上开有两个方形的螺旋槽，每个方形螺旋槽外侧的长度从内到外均依次为L ，L +w ，L +2w ，L +3w ，L +4w ，L +5w 。此处，w 为方形螺旋槽的宽度，d 为方形螺旋槽末端枝节长度的调节量，通过调节d 的大小可以获得最适宜的轴比，从而实现圆极化。每个方形螺旋槽外侧的总长度均为6L +15w －d ，大约为所需谐振频率处的一个自由空间操作波长。在地板的中心位置切去一个圆环形槽，增大感应电流的路径，从而降低圆极化的中心频率。该圆弧形槽的外半径为R 1，内半径为R 2。微带馈线的结构如图1（b ）所示，微带馈线设计为50 Ω，其导电贴片的宽度为W f ，末端的两个开路枝节均位于地板上的方形螺旋槽的中央，分别与SMA 射频接头相连接。通过电磁仿真软件HFSS 14.0进行
建模仿真，对各项参数进行优化调节，得到最佳参数尺寸如下：L 0=100mm ，
W 0=65 mm ，R 1=7 mm ，R 2=4 mm ，L =22 mm ，一种双频段圆极化移动导航终端天线的设计
孟 超，项铁铭
（杭州电子科技大学 天线与微波技术研究所，浙江 杭州 310018）
摘 要：给出了一款应用于北斗导航卫星系统（CNSS ）B1频段/S 频段的双频圆极化缝隙天线的设计方法。该天线采用微带线进行馈电，在地板上开有两个方形螺旋槽，其总槽长度大约均为一个自由空间操作波长。通过调节螺旋槽的终点处的长度即可获得最适宜的轴比，从而实现圆极化。另外，还可以通过调节螺旋槽的宽度来获得较大的轴比带宽。在地板中央切去一个圆环形槽可增大感应电流的路径，从而降低圆极化的中心频率。通过仿真软件HFSS 对天线结构参数进行优化设计，并制作实物。其仿真及实测结果表明：回波损耗小于-10 dB 的阻抗带宽为38.5%，且在阻抗带宽内天线的相对轴比带宽也达到了大约5%。
关键词：双频圆极化；螺旋槽；回波损耗；轴比
中图分类号：
TN82 文献标志码：A 文章编号：2095-1302(2014)01-0027-03————————————————
收稿日期：2013-11-21
物联网技术 ２０１４年 ／ 第１期
２８图2所示。图2（a ）为天线正面图，图2（b ）为天线背面图。为了验证仿真结果的准确性，采用Agilent E5071C 矢量网络分析仪实际测量了天线的S 参数，并将实测和仿真结果进行
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了对比。由于实验条件的限制，未能对天线的轴比、方向图等参数进行实际测量
。
（a ） 天线正面图 （b ）
天线背面图图2 天线实物图
天线回波损耗的仿真结果如图3所示。可以看出，该天线在频段1.35～1.78 GHz ，2.35～2.63 GHz 内的S11均小
于－10 dB ，相对驻波带宽达到38.5%
，满足指标要求。天线在1.3～2.7 GHz 内增益的仿真曲线图如图4所示，可看出天线在中心频率附近处的增益都较好，整体辐射性能达到要求。
图3 回波损耗随频率变换曲线
图4 增益曲线图
天线轴比随频率变化的仿真曲线如图5所示。其中，图5（a ）为1.575 GHz 中心频率处附近的轴比随频率变化的仿真曲线，图5（b ）为2.492 GHz 中心频率处附近的轴比随频率变化的仿真曲线。从图中可以看到频率在1.56～1.60 GHz 范围和2.47～2.53 GHz 范围内天线轴比均小于3 dB ，相对轴比带宽
（a ）
1.575 GHz 频率处附近的轴比曲线（b ）
2.492 GHz 频率处附近的轴比曲线图5 轴比随频率变换曲线
该天线的结构决定了其具有双面辐射的特性。天线在中心频率1.575 GHz 和2.492 GHz 处的仿真归一化方向图分别如图6（a ）、图6（b ）所示。从两幅图可以看出天线在正面辐射的右旋圆极化波的增益远大于左旋圆极化波的增益，故在正面辐射右旋圆极化波。与此相反，在背面辐射的为左旋圆极化波。
（a ）
1.575 GHz 处的方向图（b ）
2.492 GHz 处的方向图 图6 天线归一化方向图
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toubai２９
3 结 语
cagaa本文提出了一种微带线馈电的双频段圆极化缝隙天线。在地板上开有两个方形螺旋槽，并通过同步调节这两个方形
螺旋槽末端的长度即可获得最适宜的轴比，从而实现圆极化。另外，还可以通过调节方形螺旋槽的宽度来获得较大的轴比
带宽；在地板中央切去一个圆环形槽以增大感应电流的路径，从而降低圆极化的中心频率。仿真及实测结果表明，天线相对
参 考 文 献
[1] POZAR D M ， DUFFY
陈蓉 海藻S M. A dual-band circularly polarized aperture-coupled stacked microstrip antenna f o r g l o b a l p o s i t i o n i n g s a t e l l i t e [J ]. I E E E Transactions on Antennas a nd P ropagat ion ， 1997，45(11)： 1618-1625.
[2]
N
A K A N O H ， NAKAYAMA K ， MIMAKI脱硝催化剂回收
H ， et al. Single-arm spiral
slot antenna fed by a triplate
t r a n s m i s s i o n l i n e [J ].
Electronics Letters ， 1992， 28(22)： 2088-2090.
[3] Huang C Y ， Wong K L. Stripline-fed printed square spiral slot
antenna for circular polarization [J]. Electronics Letters ， 1998， 34(26)： 2290-2292.
[4]李媛，许文静，李建兰，等.一种新型的双频段圆极化可重构微带天线[J]. 传感技术学报，2010，23（4）：
480-484.[5]杜哲，杨雪霞，龚波. 一种双频左_右旋圆极化可重构环形缝隙微带天线[J]. 电子元件与材料，2013，32（1）：门控系统
34-38.Design of a dual-band circularly polarized mobile navigation terminal antenna
MENG Chao, XIANG Tie-ming
(Institute of Antenna and Microwaves technology, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China)
Abstract : A design method of dual-band circularly polarized slot antenna is proposed, which is used in B1 frequency band and S frequency band of Beidou navigation system. The antenna use microstrip line to feed. Two square spiral grooves were opened on the floor, and the length of total slot is about a free space operating wavelength. By adjusting the length of the spiral groove in terminal, the optimum axial ratio can be obtained, thus circular polarization can be achieved. In addition, a greater axial ratio bandwidth can be achieved by adjusting the width of the spiral groove.
An annular groove is cut off in the middle of the floor to increase the path of induced current, thus to reduce the center frequency of the circular polarization. The structure parameters of the antenna are optimized by HFSS, and an antenna is fabricated based on the simulation. The simulation and measured results show that the impedance bandwidth with S11< -10 dB is 38.5%, and the relative axial ratio bandwidth of antenna within the impedance bandwidth has reached about 5%.
Keywords : dual-band circularly polarized; spiral slot; return loss; axial ratio
intelligent monitoring system is proposed, which will utilize GIS, GPS, GPRS and other related technologies to construct an open platform systems for supervision of construction machinery and equipment. The platform greatly improved the management level of construction machinery and optimized the construction mechanization organization. Meanwhile, it provided a guard against robbery and theft to construction machinery, remote monitoring to equipment owners and other relevant information value-added functions to realize remote monitoring and management of construction machinery. Thus the information level of the machinery is greatly increased, and the international competitiveness of China engineering machinery products are also further improved and the process of informatization is speed up.
Keywords : big data; construction machinery; remote monitoring; informatization
（a ） 1.575 GHz 处的宽角轴比 （b ）
2.492GHz 处的宽角轴比 图 7 中心频率处的宽角轴比 （上接第26页）
