随着现代科技和现代产业的迅猛发展,卫星定位与导航在交通物流、农林生产、航空航天、军事国防等领域占据着重要的地位,已经成为了世界信息科技领域发展最稳固、最迅速的产业之一。而为了消除单一导航系统的覆盖盲区,提高导航精度,多导航系统兼容并用已成为该领域研究的热门。终端接收天线作为卫星导航体系不可或缺的一部分,很大程度上限制着系统性能发挥,故本文围绕多模卫星导航接收天线展开了研究,同时,考虑到天线载体的不稳定性、干扰信号等外部干扰因素,对天线的低仰角增益、波束宽度和前后比提出了更高的要求。四臂螺旋天线因宽波束的心形方向图以及良好的圆极化特性,广泛应用于手持、舰载、星载等导航系统设备。本文以多模兼容、低仰角高增益和宽波束的设计要求为核心,设计了几款符合要求的多模印刷四臂螺旋接收天线:首先,对四臂螺旋天线的结构和原理进行了研究和分析,在此基础上,为了解决传统的添加寄生臂形式的多频天线存在的结构调整空间受限、螺旋臂间耦合过大等问题,提出了一款新型多频四臂螺旋天线:在螺旋臂末端蚀刻出不同数量的深槽来实现多频段工作。通过在螺旋臂上开一个深槽,实现了1.16～1.28 GHz和1.53～1.63 GHz的工作频段覆盖。该天线在低频处有120°以上的波束宽度和-0.45 d B以上的10°仰角增益,同时高频处存在天顶增益较低,前后比较小的问题,不利于对干扰信号的抑制。为此,给该天线加载一块交叉反射地面,对天线增益分布进行优化。最终,在频段内天线的主辐射方向增益大于4.9 d B、仰角10°处增益整体达到-1.8 d B以上,前后比能做到大于15 d B。常规的圆柱介质的四臂螺旋天线剖面较高,应用环境受到一定的限制,本文还利用圆台四臂螺旋天线的宽频特性设计了一款剖面较低的多模卫星导航天线。通过改造螺旋臂的结构以及加载开路匹配枝节,能够实现1.07～1.35 GHz和1.44～1.85 GHz范围的优秀的电压驻波比和轴比性能,频带内具有5.8 d B以上的主辐射方向增益,且仰角10度处增益大于-0.6 d B。相比之前设计的圆柱四臂螺旋天线,天线剖面降低48%左右。还通过利用电磁带隙结构的同相反射相位特性,减小了天线的后向辐射,使得天线前后比大于了25 d B,在尽量低的剖面下满足了高精度导航天线的设计要求。最后,除了拓宽天线的工作频带,频率可重构天线也是多模导航天线的实现方法之一。设计了一款结构紧凑的频段机械可调的印刷四臂螺旋天线:将螺旋臂分为两部分,通过调整相对位置就可以实现L波段的任意频段选择,且频段内实现3 d B轴比覆盖,同时具有110°以上的波束宽度,最大辐射方向增益大于4.9 d B,10°仰角增益在低频大于-0.5 d B而在高频处大于-2.5 d B。另外还为该天线设计了小型化宽带馈电网络,覆盖全部导航频段,且四个输出信号之间的相位差稳定在90°±3°以内。相比展宽带宽,此方法结构简单,稳定性较高,可供全球卫星导航系统接收机使用。