随着卫星定位技术应用领域的不断拓展,全球定位系统(GPS)的接收终端日益多样化,这使得GPS天线的需求也多样化。微带GPS天线是最常用的天线之一,如何进一步提高其性能是业界十分关注的问题。近年来,微波光子晶体由于其具有的独特性质成为了科技界一个新的研究热点。本文将系统研究微波光子晶体在GPS天线方面的应用。本文首先介绍了光子晶体结构国内外发展状况以及测试中所用到的无线测试系统,为下面进一步研究奠定基础;接着讨论了光子晶体的基础知识和理论分析方法,介绍了比较常用的研究方法即布拉格散射理论和数值分析方法,并给出了光子晶体典型应用;然后分析了微带天线的辐射原理和设计方法,学习并设计了一款微带线双支节阻抗匹配网络;根据微带天线的基本原理,独立设计了一款实用的陶瓷基片GPS天线,测试结果表明,该天线完全符合商用要求;最后详细研究了各种光子晶体结构对GPS天线性能的影响,得到了许多有益的结论。在微波光子晶体GPS天线研究中,首先使用仿真软件设计了一款常规GPS微带贴片天线,根据模型加工制作了此款天线,并测试了天线的相关参数,以此作为比照对象。然后结合光子晶体理论知识,分接地面加载光子晶体结构、介质型光子晶体结构和高阻表面型光子晶体结构三种类型系统研究了光子晶体结构对GPS天线的影响。在软件仿真优化的基础上,分别设计制作了:周期性的圆形,正方形和双振子形的地缺陷结构、介质周期通孔结构、正方形和正六边形金属贴片过孔接地结构等六种不同结构的微波光子晶体GPS天线。并逐一对这六款天线的参数进行了分析和实际测试。结果表明:加载光子晶体结构后的天线增益指标都有了一定的提高,天线的轴比都得到了改善,使得GPS天线的圆极化特性更好。最后,为了验证光子晶体结构天线的有效性,对实物天线进行了户外接收信号的实验,实验结果表明:光子晶体结构的天线显著提高了信噪比,能够很好的接收GPS卫星信号。本文的工作为微波光子晶体结构应用于GPS天线奠定了良好的基础。