星载高增益宽频带高指向性阵列天线设计
电子技术应用
金宇婷，邢斯瑞，安向东，吴简
长光卫星技术股份有限公司，吉林 长春 130000
摘要： 针对卫星对X波段通信系统电磁波传输的需求，设计了一款新型X波段高增益宽频带高指向性微带阵列天线。采用平面多层板形式，通过多种技术手段改善天线性能。阵列天线采用侧馈的能量输入方式、多层缝隙耦合馈电设计提高天线带宽，同时将辐射层和馈电网络层分离以减小电磁波串扰和提升分离设计简约度，增加金属反射层以提高天线正向增益和前后比。根据工程总体需求，共设计了64阵元和256阵元的矩形微带阵列天线。两种天线经加工测试结果与仿真结果基本一致。该天线实现了高增益、宽频带、高指向性等性能指标，对X波段星地无线通信系统的设计有一定指导意义。
中圖分類號：TN82 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234103
中文引用格式： 金宇婷，邢斯瑞，安向東，等. 星載高增益寬頻帶高指向性陣列天線設計[J]. 電子技術應用，2024，50(3)：104-108.
英文引用格式： Jin Yuting，Xing Sirui，An Xiangdong，et al. Design of high-gain wideband high directivity array antenna for satellite communication system[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(3)：104-108.
中文引用格式： 金宇婷，邢斯瑞，安向東，等. 星載高增益寬頻帶高指向性陣列天線設計[J]. 電子技術應用，2024，50(3)：104-108.
英文引用格式： Jin Yuting，Xing Sirui，An Xiangdong，et al. Design of high-gain wideband high directivity array antenna for satellite communication system[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(3)：104-108.
Design of high-gain wideband high directivity array antenna for satellite communication system
Jin Yuting，Xing Sirui，An Xiangdong，Wu Jian
Chang Guang Satellite Technology Co.， Ltd.， Changchun 130000， China
Abstract： To meet the satellite requirements for electromagnetic wave transmission in X-band communication system, a new X-band high-gain wideband high directivity microstrip array antenna is designed by selecting different antenna types. The performance of the antenna is improved by various technical means in the form of plane multilayer plates. The array antenna adopts the side fed energy input mode and the multi-layer slot coupling feed design to improve the antenna bandwidth. At the same time, the radiation layer and the feed network layer are separated to reduce the electromagnetic wave crosstalk and improve the simplicity of the separation design. The metal reflection layer is added to improve the antenna forward gain and front to back ratio. According to the project, the 64 elements and 256 elements rectangular array antenna are designed. The machining test results of two kinds antennas are basically consistent with the simulation results. The antenna achieves performance indicators such as high gain, broadband and high directivity, which is of some significance to the design of X-band satellite-earth wireless communication system.
Key words : microstrip array antenna；X-band；high-gain；wideband；high directivity
引言
在科技飛速發展的今天，遙感衛星應用領域越來越廣泛，包括國土普查、深空探測、資源勘探、環境監測、減災防災、鐵路選線、地理測繪與調查、農業估產、草原及林區普查等多個領域[1-6]。其中各種電磁設備正不斷向小型化、高集成度、高性能化發展，以滿足系統級的優良性能及不同的功能需求[7-8]。天線作為衛星的收發前端，有著非常重要的地位和意義。
星載天線目前在軌衛星使用的天線形式多種多樣：微帶天線、拋物面天線、波導縫隙天線、偶極子天線、喇叭天線等[9-11]。微帶天線與其他天線相比，具有易集成、低剖面、易共形、易加工、饋電網絡便于與輻射體一體化設計，結構緊湊，一致性好、低成本、適合批量生產等優點[12]。
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作者信息：
金宇婷，邢斯瑞，安向東，吳簡
長光衛星技術股份有限公司
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