双频微带GNSS天线采用探针式馈电激励十字缝隙微带天线，实物如图4-10所示。它与一般微带天线相比主要有以下优点：
1）天线通过功分移相馈电网络以十字缝耦合方式激励微带辐射片工作，天线馈电部分与辐射部分隔离，馈电线产生的寄生辐射可以基本消除，同时由于天线的馈电方式不是探针馈电方式，所以有利于减小热量通过探针导入天线馈电网络，改善天线馈电网络的工作温度环境。
图4-10 双频微带GNSS天线单元
2）合理设计十字缝口径可以增加天线带宽。
3）对称偏心馈电方式有较好的轴比带宽。
4）天线结构对称，电性能轴对称性好。
天线的主要组成如图4-11所示。下面结合天线各组成部分叙述天线工作原理。
天线从下至上各组成部分依次为：
图4-11 天线的主要组成
SMA插座：天线高频信号接口，将天线收到的信号通过电缆传到GNSS接收机。
机壳盖板：固定SMA插座。
馈电网络：功分移相网络，可将四路幅度相等、相位依次相差90°的信号合成一路信号。
介质基片：氧化铝陶瓷基片，介电常数约为9.6，有利于减小网络尺寸；当然，也可以选用其他基材。
十字缝机壳：容纳馈电网络基片，同时馈电网络通过机壳上的十字缝来激励辐射片。
辐射片基片：聚酰亚胺材料，支撑辐射片，介电常数较高，有利于减小辐射片尺寸，提高天线低仰角增益电平。
辐射片：正方形金属片，天线辐射单元，将收到的GNSS星信号电磁能量转化为高频信号。
顶盖板：聚酰亚胺材料，紧固辐射片。
圆极化是由相位分别为0°、90°、180°、270°的振子，分别激励十字缝隙产生的，而后由辐射板作为引向器，产生半空间辐射。由于在辐射片和十字缝隙中产生强耦合，所以辐射片的尺寸和十字槽的尺寸应进行同步设计。如果缝隙长度增加，则可能增加天线的后瓣。十字缝隙和辐射片实现了双频段的谐振，进而实现了双频段工作。缝隙的宽度也影响耦合强度，相比而言，它没有缝隙长度那么敏感。
馈电网络基板的厚度和介电常数，辐射片的尺寸及与十字缝隙的耦合是决定天线带宽的重要参数。
天线驻波比设计结果如图4-12所示。
图4-12 天线驻波比
2.扼流圈设计
卫星表面金属零部件较多，GNSS天线安装到卫星表面之后，其辐射特性会受到卫星的影响，从而导致天线的方向图发生变化，天线的相位中心稳定度也将受到影响。此外，由卫星太阳翼和星体产生的多径信号是影响接收机测量精度的主要误差源之一。因此，为解决上述问题，在天线单元外部增加扼流圈，既可提高天线性能的稳定性，又可有效抑制从后向进入的多径信号。
带有普通扼流圈的双频GNSS天线如图4-13所示，其方向图及相位中心稳定度如图4-14～图4-17所示。从中可以看出，在L1相位中心变化为4.17 mm，在L2相位中心变化为3.14 mm。3圈扼流圈虽然可以提高天线的抗多径能力，但同时也将大大降低天线在低仰角的增益，从而影响系统低仰角接收卫星信号的能力。对于在轨要求连续定位的卫星，需要提高低仰角区增益。
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图4-13 具有3圈扼流圈的双频微带GNSS天线
图4-14 增益方向图
（L1，频率=1 575 MHz）
图4-15 增益方向图
（L2，频率=1 227 MHz）
图4-16 天线相位中心变化情况（L1）
图4-17 天线相位中心变化情况（L2）
增加普通扼流圈后，虽然在一定程度上降低了星体影响并抑制了多径效应，但是降低了天线低仰角区域的增益，可能会出现在轨可见星数不足、引发接收机非定位现象。
因此，引入三维扼流圈结构（图4-18），可在抑制多径效应的同时，提高天线的低仰角增益，减小尺寸和重量，使天线更适合在星上安装。
根据天线抗多径的要求制作了三维扼流圈结构（图4-19），使其在不牺牲低仰角增益的前提下尽可能地提高多径抑制能力，其方向图及相位中心稳定度如图4-20～图4-23所示。从中可以看出，在L1相位中心变化为2.67 mm，在L2相位中心变化为3.23 mm。
图4-18 三维扼流圈示意
图4-19 三维扼流圈的双频微带GNSS天线
图4-20 增益方向图
（L1，频率=1 575 MHz）
图4-21 增益方向图
（L2，频率=1 227 MHz）
图4-22 天线相位中心变化情况（L1）
图4-23 天线相位中心变化情况（L2）
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